Teilprojekt B2
Thema: Molekulare Mechanimen der Reorganisation des Aktinzytoskeletts durch bakterielle Darmerreger
Fachgebiet und Arbeitsrichtung: Zell- und Infektionsbiologie
Leiter: a) Dr. rer. nat. Klemens Rottner
b) Prof. Dr. rer. nat. Jürgen Wehland
Dienstanschrift: Abteilung Zellbiologie
Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung GmbH
Inhoffenstraße 7
38124 Braunschweig
Telefon: a) +49 531 6181 442
b) +49 531 6181 415
Fax: +49 531 6181 444
E-mail: a) klemens.rottner@helmholtz-hzi.de
b) juergen.wehland@helmholtz-hzi.de
Internet: a) http://www.gbf.de/cyd
b) http://www.gbf.de/zb
Zusammenfassung

Infektionen mit pathogenen Escherichia coli, die an intestinale Epithelzellen adhärieren, verursachen im Fall von enteropathogenen E. coli (EPEC) eine chronische, wässrige Diarrhöe, während enterohämorrhagische E. coli (EHEC) darüber hinaus das Nieren- und zentrale Nervensystem schädigen können. Die Erreger funktionieren das Zytoskelett der Wirtszelle um, indem sie Komponenten des Aktinzytoskeletts in charakteristische Pseudopodien ("Pedestals") unterhalb der adhärierenden Bakterien reorganisieren. Die mit der Reorganisation des Aktinzytoskeletts verbundene "attaching / effacing" (A/E)-Schädigung des Darmepithels wird für die Krankheitssymptome verantwortlich gemacht, die genauen Ursachen sind jedoch nicht bekannt. Die molekulare Analyse der für die "Pedestal"-Bildung verantwortlichen Zytoskelettkomponenten weist im Fall von EPEC dem neuronalen Wiskott-Aldrich-Syndrom-Protein (N-WASP) eine essentielle Rolle zu. Mit der Generierung von Mäusen, in denen das N-WASP-Gen mit loxP-Erkennungsstellen für die Cre-Rekombinase flankiert ("gefloxt") vorliegt, was eine Cre vermittelte gezielte Inaktivierung von N-WASP ermöglicht, konnte die Arbeitsgruppe nach Isolierung und Immortalisierung "gefloxter" embryonaler Fibroblasten und transienter Expression der Cre-Rekombinase N-WASP-defekte Zelllinien etablieren. Der Vergleich dieser Zelllinien mit ihren Vorläuferlinien zeigte, dass nach EPEC-Infektion die "Pedestal"-Formation in diesen Zellen blockiert ist, obwohl die Anheftung von EPEC an die Zellmembran noch erfolgt (5). Die Pedestal-Bildung konnte durch ektopische Expression von GFP-N-WASP rekonstituiert werden, so dass N-WASP-defekte Zelllinien eine ausgezeichnete Basis bilden, die molekularen Mechanismen der N-WASP vermittelten "Pedestal"-Bildung zu untersuchen. Demgegenüber induzieren verschiedene pathogene Bakterien nach Anheftung an Epithelzellen ihre eigene Phagozytose verbunden mit einer Invasion des Epithels, was abhängig vom Erreger zu einer systemischen Infektion führen kann. Zusammenfassend beabsichtigen wir daher, neben der Analyse der EPEC/EHEC vermittelten "Pedestal"-Formation auf molekularer Ebene detaillierte Einblicke in die Mechanismen zu gewinnen, die es unterschiedlichen Darmerregern ermöglichen, das Aktinsystem der Wirtszelle zu manipulieren und zu ihrem Vorteil auszunutzen.