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Molekular- und zellbiologische Analyse des Invasionsmechanismus von Listeria monocytogenes in eukaryontische Zellkulturen

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2001

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Der Krankheitserreger L. monocytogenes ist ein v.a. für Feten und immunsupprimierte Personen gefährliches Bakterium. Eine rechtunspezifische Klinik und die Vermehrung des Keimes in Lebensmitteln unter anspruchslosen Bedingungen machen die durch L.monocytogenes ausgelöste Listeriose zu einer ernstzunehmenden Krankheit mit zahlreichen Manifestationsformen. Besonderes Interesseerlangt dieses Bakterium in zahlreichen Untersuchungen auch deswegen, weil es in der Lage ist, verschiedene Gewebe bzw. Barrierendes Körpers zu überwinden. Sowohl die Darmbarriere als auch die Blut-Hirn- und Plazentaschranke können überwunden werden, was u.a.zu den vielfältigen Manifestationsformen der Erkrankung führt. Die Erforschung der Invasionsstrategien von L. monocytogenes wird durchdie Möglichkeiten von Infektionsmodellen (Maus, Zellkultur) und genetischen Veränderung der Bakterien (Transposon-Mutanten,Transformation mit Plasmid-DNA, Komplementation von Deletionsmutanten) unterstützt. In dieser Arbeit wurde zunächst das offene Leseraster ORFA und das inlAB-Operon von L. monocytogenes EGD 1/2a sequenziert und mitder bekannten Sequenz von L. monocytogenes EGD-SmR (Gaillard et al., 1991) verglichen. Die Genprodukte des inlAB-Operons sindentscheidend am Invasionsmechanismus in eukaryontische Zellen beteiligt. Der Vergleich ergab eine sehr hohe Homologie und damitnahezu identische Nukleotidsequenzen. Somit konnte davon ausgegangen werden, daß der in dieser Arbeit verwendete Stamm EGD sehrähnliche Voraussetzungen für die Invasion hat wie der in der Literatur beschriebene LO28. Die Auswirkung der genetischen Unterschiedeund damit der Unterschiede in der Aminosäuresequenz auf die räumliche Struktur der Proteine muß mit Verfahren wie derRöntgen-Strukturanalyse weiter abgeklärt werden. Die Komplementation der [Delta]inlAB2-Deletionsmutanten mit verschiedenen rekombinanten Plasmiden des Vektors pERL-3 und dieÜberprüfung der Stämme in Invasionsassays ergab unterschiedliche Abhängigkeiten von den Proteinen InlA und InlB je nach Zellinie. DieseErgebnisse stützen daher den von Dramsi geprägten Begriff des 'Zelltropismus', mit dem die unterschiedlichen Abhängigkeitenbeschrieben werden (Dramsi et al., 1995). Das Bakterium verfügt durch die Internaline und deren unterschiedliche Effekte in verschiedenenZellinien über eine große Variabilität, die als Ausdruck der Variabilität in vivo gesehen werden kann. Die Komplementation von L. innocua mit verschiedenen rekombinanten Plasmiden des Vektors pERL-3 und die durchgeführtenInvasionsassays zeigten, daß der an sich nicht-invasive Stamm mit dieser Technik der genetischen Veränderung invasiv gemacht werdenkann, wenn auch die Invasionsraten erheblich unter denen der [Delta]inlAB2-Komplementante lagen. Der Zelltropismus zeigte sich auch indiesen Untersuchungen, war aber nicht identisch mit den Ergebnissen der [Delta]inlAB2-Komplementanten. Durch die Komplementation der Deletionsmutante [Delta]vgc2 mit rekombinanten Plasmiden des Vektors pLiga164 konnte die Rolle desRegulationsfaktors PrfA näher beleuchtet werden. PrfA ist in der Lage, auch über die Aktivierung des actA-Promotors die Expression vonInlB und damit die Invasion gegenüber dem Wildtyp L. monocytogenes zu steigern. Da der Deletionsmutante [Delta]vgc2 alle bekanntenVirulenzgene fehlen, bedeutete die starke Invasion nach Komplementation mit dem die Gene prfA, inlA und/oder inlB tragenden Vektor,daß die anderen Virulenzgene für den Invasionsprozeß dieser Mutante nicht von Bedeutung sein müssen. Die Komplementation von L. innocua mit den verschiedenen Derivaten des Vektors pLiga164 ergab im Invasionsassay niedrigereInvasionszahlen als die Komplementation von [Delta]vgc2. Da auch [Delta]vgc2 wie L. innocua die bekannten Virulenzgene fehlen, mußein oder müssen mehrere noch unbekannte Faktoren in L. monocytogenes zur effizienteren Invasion beitragen. In dieser Arbeit konnte ferner gezeigt werden, daß das von S. Müller gereinigte Protein InlB biologisch aktiv ist. Dazu wurden verschiedeneListerien-Stämme mit dem Protein vorinkubiert, woraufhin das Protein an die Bakterien binden und Invasivität wiederherstellen odersteigern konnte.

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