Molekulare Untersuchung und Bedeutung der Apoptoseinhibition durch das OmpA-Protein von Chlamydia trachomatis

• Antragsteller: Professor Dr. Georg Häcker
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Mikrobiologie und Mykologie, Hygiene, Molekulare Infektionsbiologie
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 451097397

Chlamydia trachomatis (Ctr) ist ein intrazelluläres Bakterium, das in einer Vakuole in infizierten menschlichen Epithelzellen wächst. Ctr kann infizierte Zellen gegen zahlreiche experimentelle Apoptosestimuli schützen. Der molekulare Mechanismus hiervon ist umstritten. Wir hatten, mit Bcl-2-Inhibitoren und infizierten Zellen, beobachtet, dass Ctr Apoptose mittels eines Protease-sensiblen Faktors auf Ebene des pro-apoptotischen Bcl-2-Effektors Bak blockiert. Die Inhibition lag vor der Freisetzung von Cytochrom c, aber distal anti-apoptotischer Bcl-2-Proteine. Kein bekanntes menschliches Protein reguliert typischerweise an diesem Schritt; dies sprach für ein chlamydiales anti-apoptotisches Protein. Wir haben nun beobachtet, dass das Chlamydien-Porin OmpA von den Bakterien an Mitochondrien transportiert wird und dort in der Nähe nvon Bak in die Membran inseriert. Wir kartierten die Ctr anti-apoptotische Aktivität auf die bekannten Aktivierungsschritte von Bak und konnten die Bak-Inhibition definieren. Expression von OmpA in nicht-infizierten Zellen hatte den exakt gleichen Effekt auf Bak wie die Infektion durch Ctr. Bak ist normalerweise an das mitochondriale Außenmembranporin VDAC2 gebunden und dissoziiert während der Induktion von Apoptose. Unsere Daten legen nahe, dass OmpA Bak nach Freisetzung von VDAC2 sequestriert, und wir haben ein verwandtes Protein von Simkania negevensis mit ähnlicher Aktivität identifiziert (SnOmpA). „Chlamydienartige“, Protozoen-assoziierte Bakterien wie Parachlamydia blockieren nicht, sondern induzieren Apoptose. Wir haben beobachtet, dass Parachlamydia in menschlichen Zellen wachsen kann, wenn mitochondriale Apoptose blockiert ist, und dass OmpA das Wachstum von Parachlamydia erlaubt. Wir werden hier zunächst eine vergleichende Studie von CtrOmpA und SnOmpA durchführen, um die Konservierung des anti-apoptotischen Mechanismus zu testen. Wie OmpA an die Mitochondrien gelangt, ist unklar. Wir vermuten, dass dies in von den Bakterien freigesetzten Outer Membrane Vesicles geschieht und möchten dies testen. Zuletzt wollen wir den anti-apoptotischen Effekt von OmpA molekular verstehen. Wir werden zunächst die anti-apoptotische Aktivität von OmpA und VDAC2 vergleichen. Wir werden weiterhin unsere Beobachtung verfolgen, dass OmpA die mitochondriale Konzentration von Bax reduziert, am ehesten durch Erhöhung der Retrotranslokation von Bax in das Zytosol, einen bekannten anti-apoptotischen Mechanismus. Diese Experimente werden nicht nur helfen, die Funktion von OmpA bei der Apoptoseinhibition zu verstehen, sondern auch Erkenntnisse über Aktivierung und Aktivität von Bax und Bak liefern. Unsere Daten lassen vermuten, dass Chlamydien ihre evolutionäre Verwandtschaft mit Mitochondrien ausnutzen, um mitochondriale Apoptose in infizierten menschlichen Zellen zu blockieren. Wir erwarten, dass die Ergebnisse des Projekts eine neue Facette der Interaktion von gramnegativen Bakterien und menschlichen Zellen ans Licht bringen werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen