Untersuchungen zur Funktion und Bedeutung der O-Acetyl-Neuraminsäure-Esterase 933Wp42 und homologen Proteinen für Wachstum und Virulenz von enterohämorrhagischen Escherichia coli (EHEC)

• Antragsteller: Professor Dr. Herbert Schmidt
• Fachliche Zuordnung: Parasitologie und Biologie der Erreger tropischer Infektionskrankheiten
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 261322118

Im Rahmen des beantragten Forschungsprojekts sollen die Funktion und Bedeutung des Shiga Toxin-Phagen-kodierten Enzyms 5-N-Acetyl-9-O-Acetylneuraminsäure (Neu5,9Ac2)-Esterase (kurz: O-Acetyl-Esterase) mit der Bezeichnung 933Wp42 und weiterer putativer, prophagenkodierter, homologer Proteine für Wachstum- und Virulenzeigenschaften von enterohämorrhagischen Escherichia coli (EHEC) untersucht werden. Neu5,9Ac2 kommt in größeren Mengen im Mucin des humanen Darms vor. Zunächst sollen Einzel- und Kombinationsdeletionsmutanten aller korrespondierenden homologen Gene (7 Gene in O157:H7 Stamm EDL933 und 4 Gene in O104:H4 Stamm LB226692) hergestellt werden. Mit Hilfe dieser Mutanten soll geklärt werden, inwieweit Neu5,9Ac2 als Kohlenstoffquelle für die Vermehrung der Bakterien genutzt werden kann. Darüber hinaus soll in einem Kompetitionsmodell mit kommensalen Darmbakterien untersucht werden, ob die Ausstattung mit den obengenannten 7 putativen O-Acetyl-Esterasegenen einen Wachstumsvorteil für EHEC darstellen kann. Weiterhin soll untersucht werden, ob das Enzym 933Wp42 und die weiteren 6 putativen Enzyme des Stamms EDL933 neben Neu5,9Ac2 noch weitere Kohlenhydratverbindungen im Mucin verfügbar machen können und ob neben der O-Esterase-Aktivität weitere Enzymaktivitäten gefunden werden. In diesem Zusammenhang sind Versuche geplant, die zeigen sollen, ob das Enzym 933Wp42 durch die mögliche Spaltung von Oberflächenmolekülen eukaryontischer Zellen (Verozellen) die Toxizität von Shiga Toxin 2 modulieren kann. Zur Analyse der Funktion der putativen homologen Proteine sollen die offenen Leserahmen (ORF) der entsprechenden Gene als His-Tag Proteine rekombinant exprimiert, gereinigt und ihre Funktion in Esterase-Enzymassays untersucht werden. Ferner soll basierend auf der Lokalisation der korrespondierenden Gene in Prophagengenomen geklärt werden, ob die kodierten Proteine für den Phagen selbst wichtig sind und Phagenpartikel-assoziiert auftreten können.Von den Ergebnissen dieser Versuche wird erwartet, dass sie einen detaillierten Einblick in die Funktion und Bedeutung der O-Acetyl-Esterasen für Wachstums-verhalten, Nährstoffkompetition und Virulenzeigenschaften von EHEC-Bakterien liefern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen