Charakterisierung der Ubiquitin E3 Ligase ARIH1 in der zellulären antimikrobiellen Immunität
Biochemie
Zellbiologie
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Ubiquitin-System ist ein wichtiger Bestandteil des Abwehrprogramms von Wirtszellen während bakterieller Infektionen. Dies triff insbesondere auf eine Reihe von Bakterien darunter auch Salmonella Typhimurium zu, die als Teil ihre Invasionsstrategie oder durch zufälliges Zerreißen der Bakterien umgebenden Wirtsmembran, in das Zytosol der Wirtszelle gelangen. Die Ubiquitinierung ist an der Erkennung und Beseitigung dieser Bakterien sowie an der Aktivierung der angeborenen Immun- und Entzündungssignale beteiligt. Bemerkenswerterweise scheinen all diese Abwehrreaktionen von einer dichten Schicht von Ubiquitin auszugehen, die die eindringenden Pathogene umhüllt. Wir haben kürzlich die Ubiquitin E3 Ligase ARIH1 als eine neue Komponente der Ubiquitinierungsmaschinerie der Wirtszelle identifiziert, die zytosolische Salmonellen erkennt. Während die durch ARIH1 beigesteuerten Ubiquitinreste neben ihre Rolle als xenophagische „Eat-me“-Signale auch antibakterielle Funktionen haben, bleibt die molekulare Funktionsweise von ARIH1 in diesem Kontext weitgehend unverstanden. Daher haben wir uns zum Ziel gesetzt, die komplementäre Expertise der Alpi und Behrends Arbeitsgruppen in der Biochemie von ARIH1 bzw. der Wirt-Pathogen-Proteomik mit einer Reihe von mikrobiologischen Werkzeugen und zellbiologischen Ansätzen zu kombinieren. Ziel unseres gemeinsamen Projektes war es, die bakterielle Rekrutierung von ARIH1, dessen Aktivierung und die funktionellen Konsequenzen der ARIH1-vermittelten bakteriellen Ubiquitinierung mechanistisch zu entschlüsseln. Durch unsere kollaborative Arbeit konnten wir zeigen, dass die regulatorische Ariadne-Domäne von ARIH1 eine wesentliche Rolle bei der Rekrutierung von ARIH1 zu Salmonellen-enthaltenden Vesikeln (SCV) spielt, die die Proliferation von Salmonellen einschränken. Interessanterweise lokalisiert ARIH1 auch noch dann mit Salmonellen, wenn deren SCVs zerreißen und sie von Autophagosomen eingeschlossen werden. Darüber hinaus haben wir den endosomalen Cargo Adapter und Phosphatidylinositol-4,5-bisphosphat-bindende Protein CLINT1 als neues, Salmonella infektionsabhängiges Interaktionsprotein von ARIH1 identifiziert. Zukünftige Arbeiten müssen zeigen, ob CLINT1 an die Ariadne-Domäne von ARIH1 bindet und als Rekrutierungsfaktor für Salmonellen fungiert. Unsere Ergebnisse bilden die Grundlage für die Entwicklung neuartiger molekularer Ansätze zur Manipulation der ARIH1-Aktivität gegenüber Salmonella und möglicherweise anderen im Zytosol lebenden bakteriellen Pathogenen und bieten damit eine Gelegenheit, die Forschung zu Wirt-Pathogen-Interaktionen in neue Richtungen zu lenken.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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The ubiquitin ligation machinery in the defense against bacterial pathogens. EMBO reports, 22(11).
Tripathi‐Giesgen, Ishita; Behrends, Christian & Alpi, Arno F.
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Catalysis of non-canonical protein ubiquitylation by the ARIH1 ubiquitin ligase. Biochemical Journal, 480(22), 1817-1831.
Purser, Nicholas; Tripathi-Giesgen, Ishita; Li, Jerry; Scott, Daniel C.; Horn-Ghetko, Daniel; Baek, Kheewoong; Schulman, Brenda A.; Alpi, Arno F. & Kleiger, Gary
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In situ snapshots along a mammalian selective autophagy pathway. Proceedings of the National Academy of Sciences, 120(12).
Li, Meijing; Tripathi-Giesgen, Ishita; Schulman, Brenda A.; Baumeister, Wolfgang & Wilfling, Florian
