IRG-und GBP-spezifische Virulenzmechanismen von Toxoplasma gondii
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Virulenzunterschiede zwischen T. gondii-Stämmen sind mit polymorphen Proteinen des Parasiten assoziiert, welche einzelne Immunity-Related GTPases (IRG Proteine) der Wirtszelle inaktivieren. Insbesondere die Pseudokinase ROP5 Isoform B (ROP5B) ist in dieser Hinsicht von entscheidender Bedeutung. Wir haben T. gondii ROP39 in einem Komplex mit ROP5B identifiziert und dessen Bedeutung für die Virulenz des Parasiten untersucht. ROP39 interagiert direkt mit Irgb10 und hemmt die Bildung von Homodimeren der GTPase an der parasitophoren Vakuolenmembran (PVM) des Parasiten. Die Bewahrung der PVM-Integrität schützt den Parasiten vor der IRG-Protein-vermittelten Kontrolle in vitro und in vivo. T. gondii aktiviert das NLRP3-Inflammasom, der Auslöser ist jedoch nicht bekannt. Wir weisen nach, dass die Zerstörung der PVM Voraussetzung für die NLRP3-Aktivierung ist. T. gondii ROP5 und ROP18 schützen die PVM und hemmen dadurch die Aktivierung des Inflammasoms und die Freisetzung von IL-1β. Desweiteren zeigen wir eine zusätzliche Funktion von ROP5 und ROP18 für die NLRP3-Inhibition. Der molekulare Mechanismus dieser Hemmung ist auf eine direkte Interaktion mit GBP5 zurückzuführen. Interferon lambda (IFN-λ) schützt Schleimhautbarrieren während der Exposition mit verschiedenen Krankheitserregern. Ein möglicher Beitrag von IFN-λ hinsichtlich der Kontrolle einer T. gondii Infektion wurde bisher nicht untersucht. Wir zeigen mit systemischen IFN-λ-Rezeptor und konditionalen (Villin-Cre) knockout Mausmodellen und Knochenmarkschimären sowie Darmorganoiden einen signifikanten Einfluss von IFN-λ in Darmepithelzellen und Neutrophilen auf die T. gondii-Kontrolle im Gastrointestinaltrakt. Neben IRG Proteinen sind Guanylate-Binding Proteins (GBP Proteine) entscheidend für die Kontrolle des Parasiten. Die Notwendigkeit von zwei Familien von GTPasen und ihre Inhibition durch dieselben Effektoren des Parasiten lässt auf eine mögliche gegenseitige Abhängigkeit hinsichtlich der Kontrolle von T. gondii Infektionen schließen. Wir konnten zum ersten Mal verschiedene IRG:GBP Heterodimere identifizieren. Spezifische knockouts demonstrieren weiterhin, dass die Beladung der T. gondii PVM mit GBP6 von Irgb10 und mit Irgb6 sowie Irgb10 von GBP5 abhängig ist. Unsere Ergebnisse verdeutlichen ein Zusammenspiel von IRG und GBP Proteinen, ein neuer Aspekt der IRG- und GBP-vermittelten Kontrolle von T. gondii-Infektionen. Der rop5 Lokus umfasst eine Gruppe polymorpher Gene, die für drei Isoformen, ROP5A, ROP5B und ROP5C, kodieren. Unsere Daten belegen, dass ROP5B für die T. gondii Virulenz in vivo verantwortlich ist. Die ROP5-Isoformen A und C scheinen nur eine untergeordnete Rolle zu spielen und könnten für die Virulenz des Parasiten in anderen Unterarten von Mäusen oder anderen Zwischenwirten als Mus musculus von Bedeutung sein. Die Virulenz von T. gondii Typ I Stämmen wird in wildlebenden Mäusen wie CIM (Mus musculus castaneus) durch polymorphe IRG Proteine kontrolliert. Die molekulare Grundlage dieser Kontrolle ist die Bindung von Irgb2-b1 an ROP5B. T. gondii Stämme aus Südamerika (SA) hingegen sind selbst in CIM Mäusen virulent. Wir zeigen, dass eine polymorphe Irgb2-b1-Bindestelle von ROP5 die Grundlage für SA T. gondii Stämme ist, der Irgb2-b1-vermittelten Kontrolle zu entgehen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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A non‐death function of the mitochondrial apoptosis apparatus in immunity. The EMBO Journal, 38(11).
Brokatzky, Dominik; Dörflinger, Benedikt; Haimovici, Aladin; Weber, Arnim; Kirschnek, Susanne; Vier, Juliane; Metz, Arlena; Henschel, Julia; Steinfeldt, Tobias; Gentle, Ian E & Häcker, Georg
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In vitro maturation of Toxoplasma gondii bradyzoites in human myotubes and their metabolomic characterization. Nature Communications, 13(1).
Christiansen, Céline; Maus, Deborah; Hoppenz, Ellen; Murillo-León, Mateo; Hoffmann, Tobias; Scholz, Jana; Melerowicz, Florian; Steinfeldt, Tobias; Seeber, Frank & Blume, Martin
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Dual role of Toxoplasma gondii ROP5 and ROP18 for NLRP3 inhibition.
Murillo-Leon, Mateo; Bastidas, Quintero Aura Maria; Singh, Shishir; Mueller, Xochitl; Gorka, Oliver; Saller, Benedikt; Arenas, Soto AIlan Farid; Campos, Claudia; Gomez-Marin, Jorge Enrique; Gross, Olaf; Pfeffer, Klaus; Howard, Jonathan Charles; Taylor, Gregory A. & Steinfeldt, Tobias
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IFN-λ is protective against lethal oralToxoplasma gondiiinfection.
Murillo-León, Mateo; Bastidas-Quintero, Aura M.; Endres, Niklas S.; Schnepf, Daniel; Delgado-Betancourt, Estefanía; Ohnemus, Annette; Taylor, Gregory A.; Schwemmle, Martin; Staeheli, Peter & Steinfeldt, Tobias
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ROP39 is an Irgb10-specific parasite effector that modulates acute Toxoplasma gondii virulence. PLOS Pathogens, 19(1), e1011003.
Singh, Shishir; Murillo-León, Mateo; Endres, Niklas Sebastian; Arenas, Soto Ailan Farid; Gómez-Marín, Jorge Enrique; Melbert, Florence; Kanneganti, Thirumala-Devi; Yamamoto, Masahiro; Campos, Claudia; Howard, Jonathan Charles; Taylor, Gregory Alan & Steinfeldt, Tobias
