Welche Faktoren fördern die Persistenz von Bakterien in Wasser? – Analyse des ClpS Interaktoms von persistierenden Legionellen.

• Antragsteller: Dr. Philipp Aurass
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Mikrobiologie und Mykologie, Hygiene, Molekulare Infektionsbiologie ; Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 420596046

Legionella pneumophila kann im Menschen die Legionärskrankheit, eine schwere Lungenentzündung, auslösen. Die bakteriellen Erreger kommen ubiquitär im Wasser vor und können über Aerosole, oft generiert durch technische Anlagen, auf den Menschen übertragen werden. Obwohl bekannt ist das L. pneumophila effektiv in Wasser persistieren kann, ist hinsichtlich der molekularen Vorgänge im Bakterium während der Überdauerung wenig beschrieben.In einem aktuellen Projekt wurde deshalb mittels RNA-Sequenzierung untersucht, welche Anpassungen in persistierenden L. pneumophila im Vergleich zur stationären Wachstumsphase stattfinden. Hierbei wurden Transkripte identifiziert, die mit fortschreitender Persistenzdauer induziert auftraten. Dazu gehörten Transkripte des clpS Gens. ClpS stellt das Adapterprotein des ClpAP Komplexes dar, der zur Familie caseinolytischer Proteasen (Clp) gehört. Clp wurden in verschiedenen Erregern in Zusammenhang mit Stresstoleranz und Virulenz gebracht. Die Funktion von ClpS besteht darin, hochspezifisch Proteine zu erkennen, zu binden, und der Proteolyse durch ClpAP zuzuführen, sofern sie eine bestimmte Signatur aufweisen. Die während der Überdauerung in Wasser steigende clpS Transkriptmenge wies somit auf die Bedeutung von ClpS für die Persistenz des Pathogens hin. Im geplanten Projekt sollen Vorgänge und Mechanismen, die die Überdauerung von Legionellen in Wasser fördern, näher untersucht werden. Insbesondere ist es von Interesse zu ermitteln, welche bakteriellen Proteine unter Persistenzbedingungen einer gezielten proteolytischen Kontrolle durch ClpS unterliegen.Spezifisch sollen: 1) L. pneumophila clpS, clpA und clpP knock out Mutanten generiert und mikrobiologisch sowie in Hinsicht auf ihre Persistenzfähigkeit charakterisiert, 2) ClpS rekombinant exprimiert und zur Identifikation von Zielproteinen aus Zelllysaten von in Wasser persistierenden L. pneumophila eingesetzt, 3) die detektierten persistenzassoziierten Zielproteine durch genetische Modifikation ihrer ClpS Erkennungssequenzen validiert und hinsichtlich ihrer Rolle für die Persistenz des Erregers charakterisiert werden. Insgesamt wird erwartet folgende wichtige Forschungsfragen zu beantworten: 1) Unterstützt ClpS, zusammen mit ClpAP, die Persistenz und Virulenz von L. pneumophila? 2) Dient ClpS unter Persistenzbedingungen als Adapterprotein zur spezifischen, regulatorischen Proteolyse? 3) Welche Proteine werden unter Persistenzbedingungen ClpS-abhängig kontrolliert und in welche Funktionswege sind diese eingebunden? 4) Zeigen L. pneumophila Stämme bei denen einzelne identifizierte ClpS Zielproteine genetisch stabilisiert wurden Persistenzdefekte? Mit Hilfe dieser Forschungen soll das Verständnis von Vorgängen im Bakterium erweitert werden, die dessen Überleben in Wasser fördern und damit wesentlich zu seinem Erfolg als Pathogen beitragen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Dr. Ralph Isberg