Functional analysis of the head region of Yersinia adhesin YadA in regard to adherence and pathogenicity of Yersinia enterocolitica
Final Report Abstract
Der trimere Autotransporter Yersinia Adhäsin A (YadA) ist ein essentieller Mausvirulenz(MV)-Faktor für Y. enterocolitica (Yent), nicht aber für Y. pseudotuberculosis (Yps). Er bildet eine Lollipop-Struktur mit Kopf (H), Connector, Stiel und Membrananker (MA). H ist ein funktionell komplexes Modul, das polymorphonukleäre Zellen (PMN) mit seiner N-terminalen “tip”-Domäne (NTTD) bindet und bakterielle Autoaggregation (AA), extrazelluläre Matrix (ECM) und Epithelzell-Adhäsion mit der Kollagen bindenden Domäne (CBD) vermittelt. Um die Mechanismen der YadA vermittelten AA, ECM und Zelladhärenz, Interaktion mit FN und FN-Fragmenten und MV zu untersuchen, wurden mittels Geninsertion erzeugte heterologe yadA-(H-)Varianten in Yent Stamm WA-314 konstruiert. Zur Eingrenzung des minimalen N-terminalen Teils für ein funktionales YadA wurden zusätzlich YadA-NTTD-Deletionsmutanten erstellt. Es zeigte sich, dass Aminosäurenunterschiede in den YadA-Variantenstämmen keine Unterschiede in der Mausvirulenz bewirkten, auch nicht die zusätzliche N-terminale 31-Aminosäuren lange Region in Yps YadA. Dadurch war nachweisbar, dass Yps YadA, welches für die Virulenz in Yps überhaupt keine Rolle spielt, in Yent in der Lage ist, Mausvirulenz zu vermitteln wie Wildtyp-Yent-YadA. Bei der Untersuchung der ECM-Bindung der YadA-NTTD-Mutanten fand sich ein Unterschied in der Bindungsfähigkeit von YadA an immobilisiertes Kollagen zur Bindungsfähigkeit an solubilisiertes Kollagen. In der Vergleichsanalyse der YadAe und YadAp-NTTD-Deletionsstämme ließen sich zwei unterschiedliche Kollagenbindedomänen nachweisen, von denen die erste eine schwächere Bindung im N-terminalen Bereich von YadA, die zweite eine stärkere Bindung im unteren Bereich der YadA-CBD vermittelt. Die Bindung an die ECM-Proteine Laminin und FN ließ sich nur in einer immobilisierten Matrix reproduzierbar untersuchen. Dabei zeigte sich, dass Laminin von der YadA- Kopfregion gebunden wird und für diese Bindung das Vorhandensein der YadA-NTTD notwendig ist. Mithilfe von FN-Fragmenten ließ sich demonstrieren, dass an der Bindung von YadA an FN sowohl die Stiel-Region von YadA (Bindung von FN-III7-10) wie auch die Kopfregion von YadA (FN-I1-9) beteiligt ist. Weiterhin wurden die Auswirkungen der in den ECM-Untersuchungen festgestellten Bindungsunterschiede auf das Yent-BALB/c- Mausmodell untersucht. Dabei stellte sich heraus, dass eine Verkürzung der NTTD in Yent- YadA zu einer sukzessiven Attenuierung der Mausvirulenz führte, während bei Yps-YadA größere Deletionen in seiner NTTD eine dem Wildtyp vergleichbare Virulenz verursachten. Somit ließ sich für die YadA-NTTD-Deletionsmutanten kein eindeutiger Zusammenhang zwischen ECM-Bindungsverhalten und Mausvirulenz herstellen.
Publications
- 2013: Vergleichende Untersuchungen zur Adhärenz und Mauspathogenität von Yersina-Adhäsin (YadA)-Varianten verschiedener Yersinia-Arten und –Serotypen (Dissertation)
Untiet, S.
- Struktur-Funktionsanalyse der Kopfregion des Yersinia Adhäsins YadA von enteropathogenen Yersinien hinsichtlich Pathogenität und der Bindung an extrazelluläre Matrix-Proteine. Diss. Technische Universität München, 2016
Jäger, N.
