Dokument: Wirkung des humanpathogenen Chlamydia pneumoniae Proteins CPn0572 auf das Mikrotubuli-Zytoskelett und die Genomstabilität der infizierten Wirtszelle
| Titel: | Wirkung des humanpathogenen Chlamydia pneumoniae Proteins CPn0572 auf das Mikrotubuli-Zytoskelett und die Genomstabilität der infizierten Wirtszelle | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=70233 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20250728-133939-5 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Höhler, Mona Iris [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Fleig, Ursula [Gutachter] Prof. Dr. Hegemann, Johannes H. [Gutachter] | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie | |||||||
| Beschreibungen: | Obligat intrazelluläre Bakterien sind für ihren Entwicklungszyklus vollständig auf ihre eukaryotische Wirtszelle angewiesen. Eine wichtige Gruppe obligat intrazellulärer Bakterien sind die humanpathogenen Chlamydien. Diese Gram-negativen Erreger sind weltweit für eine Reihe wichtiger Erkrankungen verantwortlich. So führt Chlamydia pneumoniae (Cpn) zu Erkrankungen des oberen und unteren Respirationstraktes und wird mit mehreren chronischen Krankheiten sowie Lungenkrebs assoziiert. Chlamydien manipulieren während ihres Entwicklungszyklus auf vielfältige Weise Prozesse ihrer Wirtszelle. Hierzu sekretieren Chlamydien im Rahmen ihres biphasischen Infektionszyklus über ihr Typ-III-Sekretionssystem Effektorproteine, welche unter anderem das Zytoskelett manipulieren. Während hierbei die Rolle des Aktin-Zytoskeletts bereits gut belegt ist, ist unklar, welche Rolle das MT-Zytoskelett im Infektionszyklus spielt und welche Effektorproteine beteiligt sein könnten.
Ich konnte zeigen, dass ein wildtypisches MT-Zytoskelett für den regulären Ablauf der frühen Cpn Infektion essentiell ist und der Verlust des MT-Zytoskeletts oder die Beeinträchtigung der MT-Dynamik zu einer massiven Reduktion der Infektionseffizienz führt. In einem umfangreichen Screen im Modell-Eukaryoten Schizosaccharomyces pombe konnte unser Labor insgesamt 13 neue MT-modulierende Cpn Proteine identifizieren, welche zu unterschiedlichen Zeiten im Infektionszyklus exprimiert werden. In weiteren Arbeiten konnte ich für das früh sekretierte Cpn Effektorprotein CPn0572, welches ein Mitglied der in Chlamydien konservierten TarP-Proteinfamilie und bei der Rekrutierung von Aktin an die chlamydiale Eintrittsstelle involviert ist, eine neue Funktion als MT-assoziiertes Protein zeigen. Mit seiner C-terminalen MT-Binderegion kann CPn0572 in vitro und in vivo MT direkt binden und stabilisieren. Sowohl die ektopische Expression von CPn0572 in humanen Epithelzellen als auch dessen Sekretion während der Infektion führen zu einer massiven Modulation von Interphasen-MT. Damit ist CPn0572 das einzige bakterielle Protein, welches sowohl das Aktin- als auch das MT-Zytoskelett von eukaryotischen Wirtszellen binden und modulieren kann. Interessanterweise moduliert ektopisch exprimiertes CPn0572 nicht nur Interphasen-MT, sondern assoziiert und moduliert auch mitotische Spindel-MT. Dies führt zu einem massiven, statistisch signifikanten Anstieg an aberranten mitotischen Zellen, welche verschiedene Defekte in der Spindelformation und -funktion zeigen. Schließlich konnte ich zeigen, dass auch eine Cpn Infektion von Epithelzellen zu einer Erhöhung von Mitosedefekten führt, was möglicherweise genomische Instabilität auslöst und damit zur Transformation der epithelialen Wirtszelle zur Tumorzelle beitragen könnte. Die Daten belegen die Relevanz des MT-Zytoskeletts für die Cpn Infektion, welchen Beitrag das Effektorprotein CPn0572 hierbei leistet und geben erste Hinweise darauf, welche Folgen die MT-Manipulation für die infizierte humane Wirtszelle haben könnte.For their development cycle obligate intracellular bacteria are completely dependent on their eukaryotic host cell. An important group of obligate intracellular bacteria are the human pathogenic chlamydia. These Gram-negative pathogens are responsible for a number of important diseases worldwide. Chlamydia pneumoniae (Cpn) causes diseases of the upper and lower respiratory tract and is associated with several chronic diseases and lung cancer. During the biphasic infection cycle Chlamydia manipulate processes of their host cells in a variety of ways. For this, chlamydia secrete effector proteins via the type-III-secretion system, which manipulate the host cytoskeleton. To date, the role of the actin cytoskeleton is well established, but the role of the MT cytoskeleton and its manipulation by chlamydial proteins is largely unclear. I have shown that a wild-type MT cytoskeleton is essential for proper early Cpn infection and that loss of the MT cytoskeleton or alterations of its dynamics massively reduced infection efficiency. In a comprehensive screen using the model eukaryote Schizosaccharomyces pombe, our lab identified a total of 13 new MT-modulating Cpn proteins, which are expressed at different times in the infection cycle. In further work, I was able to show that the early secreted Cpn effector CPn0572, which is a member of the conserved chlamydial TarP protein family involved in the recruitment of actin to the chlamydial entry site, also functions as a MT-modulating protein. With its C-terminal MT binding region, CPn0572 binds and stabilizes MT in vitro and in vivo. Ectopic expression in human epithelial cells and secretion during infection led to massive modulation of interphase MTs. Thus, CPn0572 is unique in being the only bacterial protein that binds to and modulates both the actin and MT cytoskeleton of the eukaryotic host cell. Interestingly, ectopically expressed CPn0572 not only modulates interphase MTs but also associates with and alters spindle MTs of mitotic cells. This CPn0572-mediated alteration resulted in a massive, statistically significant increase of aberrant mitotic cells showing various defects in spindle formation and function. Finally, I was able to show that Cpn infection of epithelial cells also leads to an increase of mitotic defects, potentially leading to genomic instability and the formation of tumor cells. The data demonstrate for the first time the relevance of the MT cytoskeleton for the Cpn infection and how CPn0572 is involved in this process. My work provides the first indications about the consequences MT manipulation could have for the infected human host cell. | |||||||
| Lizenz: |  Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie » Funktionelle Genomforschung der Mikroorganismen | |||||||
| Dokument erstellt am: | 28.07.2025 | |||||||
| Dateien geändert am: | 28.07.2025 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 04.11.2019 | |||||||
| Datum der Promotion: | 18.06.2025 |
