Der zugrunde liegende Mechanismus eines neuartigen Protein Sekretionssystems in Salmonella Typhi

• Antragsteller: Dr. Tobias Geiger
• Fachliche Zuordnung: Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen ; Parasitologie und Biologie der Erreger tropischer Infektionskrankheiten
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 258606529

Das Typhus-Toxin ist ein essentieller Virulenzfaktor der human pathogenen Salmonella enterica serovar Typhi (S. Typhi) Bakterien und ist mit hoher Wahrscheinlichkeit verantwortlich für die letalen Symptome des Typhus-Fiebers. Obwohl die Struktur, die Rezeptoren als auch die Auswirkungen des Toxins auf Wirtszellen bekannt sind, weiß man sehr wenig über die initialen Schritte, wie das Typhus-Toxin aus S. Typhi sekretiert wird. Kürzlich wurde eine interessante Entdeckung gemacht, die zeigte, dass das Toxin durch ein neuartiges Protein Sekretionssystem sekretiert wird. Dieses System scheint evolutionär aus Endolysin/Holin Paar Systemen entstanden zu sein, welche Phagen dazu verwenden aus infizierten Bakterien zu entkommen. In S. Typhi ist daher die Typhus-Toxin Sekretion abhängig von einer Zellwand abbauenden Muramidase (TtsA), sowie von einem bisher unbekannten zusätzlichen Protein aus der Familie der Holine.Das Ziel meines beantragten Projekts ist es, dieses neuartige Protein Sekretionssystem zu charakterisieren, alle beteiligten Komponenten zu identifizieren und einen mechanistischen Einblick in seine Funktion zu erhalten. Aufgrund der Adaption aus einem Phagen Endolysin/Holin System werde ich mich hierbei zunächst auf die Identifizierung des potentiell assoziierten Holins konzentrieren. Des Weiteren möchte ich mit Hilfe eines genetischen Screens weitere bzw. alternative Komponenten dieses Sekretionssystems finden. Die Identifizierung des Holins und/oder der zusätzlichen Sekretionsfaktoren werden die Grundlage bilden für weitere, umfassende mechanistische Aufklärungen. Dabei sollen Proteininteraktions-Studien mit dem Typhus-Toxin, der Muramidase als auch mit, durch die genetischen Screens neu entdeckten Proteinen, durchgeführt werden. Diese Experimente sollen die hohe Spezifität dieses Systems für die Typhus-Toxin Sekretion beweisen. Das neu entdeckte Protein Sekretionssytem ist kein charakteristisches System von S. Typhi. Mit Hilfe von Sequenzhomologie-Analysen konnte gezeigt werden, dass Holin/Amidase Paare bei vielen pathogenen Bakterien vor Toxinen oder großen extrazellulären Enzymen zu finden sind. Daher hat diese Arbeit das Potential aufklären zu können, wie große Proteine (Toxine oder extrazelluläre Proteinkomplexe) prinzipiell aus Bakterien sekretiert werden. Auch ist es möglich dadurch neue Erkenntnisse über Entwicklungen neuartiger Therapiemöglichkeiten bezüglich der Bekämpfung von Infektionskrankheiten gewinnen zu können.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Dr. Jorge Galán, Ph.D.