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Drittmittelprojekt

Titel:
In vitro und in vivo Expression von Virulenzgenen pathogener Listeria Arten und Funktionen neuer Virulenzfaktoren

Projektleitung an der Universität Würzburg:

Kurzbeschreibung:
Unsere Arbeiten haben zum Ziel, die Pathogenitätsmechanismen von Listeria monocytogenes, einem intrazellulären gram-positiven Mikroorganismus, der bei Mensch und Tier zu systemischen Infektionen (Listeriosen) führen kann, molekular zu verstehen.
Die im Berichtszeitraum durchgeführten Arbeiten befassten sich mit folgenden Teilaspekten:

- Aufnahme von L. monocytogenes in verschiedene animale und humane Zelltypen
- Vorausetzungen für das Wachstum der Bakterien im Cytosol von eukaryotischen Wirtszellen
- Differenzielle Regulation der Virulenzgene

Wir konnten zeigen, dass humane Knochenmarkstammzellen, die Vorläuferzellen von dendritische Zellen und Makrophagen, den wichtigsten Wirtszellen von L. monocytogenes, gegen L. monocytogenes zunächst resistent sind und erst im Verlauf der Differenzierung durch sequenzielle Ausbildung zunächst des Mannose-Rezeptors und danach der Komplement- und Fc-Rezeptoren aufnahmefähig für L. monocytogenes werden (1-3). Die Aufnahme durch nicht-phagocytische Zellen (Epithelzellen, Endothelzellen und Hepatocyten wurden dabei untersucht) wird durch mehrere listerienspezifische Oberflächenproteine (Internaline) induziert. Hier konnten wir zeigen, dass Internalin B für die Aufnahme von L. monocytogenes in bestimmte Wirtszellen (Endothelzellen und bestimmte Hepatocyten) ausreicht, dass aber die Internalisierung der Listerien durch Internalin A-abhängige Wirtszellen neben Internalin A die Unterstützung weiterer von uns erstmals aufgefundener und näher charakterisierter Internaline erfordert (4).

Durch direkte Mikroinjektion von Bakterien in das Cytosol von Epithelzellen konnten wir nachweisen, dass dieses Zellkompartiment kein für das Wachstum von heterotrophen Bakterien generell geignetes Milieu darstellt, sondern besondere physiologische Adaptationen auf Seiten der Bakterien erfordert (5). Im Fall von L. monocytogenes konnte dafür ein spezifisch reguliertes Gen (hpt) gefunden werden, das einen Transporter für phosphorylierte Hexosen kodiert (6). Weitere spezifische, bisher aber noch wenig verstandene physiologische Adaptationsmechanismen sind erforderlich (7,8).

Die meisten der bisher bekannten Virulenzgene von L. monocytogenes, inklusive des neu aufgefundenen hpt Gens werden von einem zentralen Regulator, PrfA genannt, auf transkriptioneller Ebene aktiviert. Diese Aktivierung erfolgt differenziell und führt dazu, dass bestimmte Virulenzfaktoren in bestimmten Phasen der Infektion in erhöhter Menge hergestellt werden (9). Durch die Etablierung eines in vitro-Trankriptionssystems konnten wir nun ein Werkzeug entwickeln (10, 11), das es uns ermöglichen sollte die für die differenzielle Genexpression notwendigen zusätzlichen Faktoren zu identifizieren. Unsere bisherigen Untersuchungen weisen darauf hin, dass die Aktivität von PrfA u.a. auch über die Katabolitrepression gesteuert wird.

Schlagworte:
    Pathogenese
    Infektion
    Bakterien
    Listeria
    intrazellulär
    Internalisierung
    Adaptation
    Transkritionsregulation

Laufzeit: von 01.1999 bis 12.2002