Die Bedeutung von Zink und Zink-Transportern für die Pathogenität von Mycobacterium avium ssp. paratuberculosis

• Antragsteller: Professor Dr. Ralph Goethe
• Fachliche Zuordnung: Tiermedizin ; Parasitologie und Biologie der Erreger tropischer Infektionskrankheiten
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 280903739

Mycobacterium avium ssp. paratuberculosis (MAP) ist der Erreger der Paratuberkulose (John'sche Krankheit, JD), einer chronisch granulomatösen Enteritis bei Wiederkäuern. JD ist eine der am weitesten verbreiteten bakteriellen Krankheiten in der Nutztierhaltung und verursacht enorme wirtschaftliche Kosten. Die Pathomechanismen des Erregers MAP sind jedoch weitgehend unerforscht. Ziel unserer Studien war daher die Erforschung der MAP Pathobiologie unter Einbeziehung verwandter M. avium ssp. Stämme bzw. nicht pathogener Mykobakterien. Neueste Ergebnisse aus Transkriptomanalysen von RNA aus MAP unter Zinkmangel zeigten, dass 70 Gene von MAP zinkabhängig reguliert waren. Auffällig war eine Clusterbildung von 45 Genen auf einem begrenzten Genomabschnitt von ca. 90 kb, der die MAP spezifischen Sequenzpolymorphismen LSP14 and LSP15 beinhaltete. Aufgrund vorhandener putativer Bindestellen kann für 35 dieser Gene auf dieser zinkabhängig regulierten genomischen Insel eine Regulation durch den Hauptregulator für Zinkhomöostase, FurB, angenommen werden. Diese Clusterbildung ist einzigartig in MAP und konnte nicht in anderen Mykobakterien gefunden werden. Zusätzlich besitzt MAP, anders als andere Mykobakterien, drei putative Zink-Transporter, von denen zwei MAP spezifisch sind und wahrscheinlich via horizontalen Gentransfer erworben wurden. Für den Transporter MptABC konnten wir eine FurB-abhängige Regulation nachweisen. Folglich scheint Zink eine wichtige Rolle im Metabolismus von MAP zu spielen. Dieser Aspekt ist möglicherweise besonders interessant für den Krankheitsverlauf von JD, da die von MAP verursachte Entzündungen hauptsächlich im distalen Ileum vorkommen, dem Ort der vornehmlichen Zink-Resorption im Wirt. Ziel dieses Projektes ist daher die Relevanz von Zink und Zink-Transportern in MAP hinsichtlich Metabolismus und Pathobiologie zu klären.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen