Septine bei Makrophagen-Pyroptose und Shigella-Infektionen

• Antragsteller: Dr. Dominik Brokatzky
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Mikrobiologie und Mykologie, Hygiene, Molekulare Infektionsbiologie ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2021 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 467913084

Septine sind eine unkonventionelle Komponente des Zytoskeletts, die weithin für ihre Rolle bei der Zellteilung und Wirtsabwehr bekannt ist. Die Arbeitsgruppe von Prof Mostowy entdeckte (mittels Zellkultur), dass Septine Aktin-polymerisierende Shigellen in käfigartigen Strukturen (Septin-caging) einschließen können, um zellautonome Immunität zu ermöglichen. Anhand eines Zebrafisch-Infektionsmodells konnte gezeigt werden, dass Septine Entzündungsreaktionen einschränken und vor Infektionen schützen können. Das Ausmaß der Rolle von Septinen in der Wirtsabwehr ist jedoch weitgehend unbekannt. Pyroptose ist ein inflammatorischer Zelltod, von dem bekannt ist, dass er durch eine Shigella-Infektion induziert wird. Jüngste Studien in der Arbeitsgruppe von Prof Mostowy haben eine Rolle für Septine bei der Kontrolle der Pyroptose aufgedeckt. Die zugrundeliegenden Mechanismen und die Auswirkungen auf den gesamten Organismus sind jedoch noch nicht bekannt. Für meinen Antrag werde ich Makrophagen (in vitro und in vivo) untersuchen, um evolutionär konservierte Funktionen von Septine in der Pyroptose- und der Infektionskontrolle (Shigella) zu identifizieren.In Ziel 1 werde ich die Septin-Biologie manipulieren und die durch Lipopolysaccharid/Nigericin, LPS-Transfektion und Shigella-Infektion induzierte Pyroptose analysieren. Mit Hilfe molekularbiologischer Ansätze werde ich die Rolle der Septine bei der Zelltodkontrolle untersuchen. Hierbei sollen Septin-Bindungspartner identifiziert und die Rolle der Pyroptose und/oder des Shigella-Septin-caging in der Wirtsabwehr aufgeklärt werden. In Ziel 2 werde ich Makrophagen mit einer TraDis-Shigella-Bibliothek (randomisierten Mutationen) infizieren und Shigella-Effektoren identifizieren, die die Septin-vermittelte Kontrolle der Makrophagen-Pyroptose fördern. Während sich Ziel 1 auf die Antwort der Wirtszelle konzentriert, konzentriert sich Ziel 2 auf das Verständnis bakterieller Faktoren, die für die Induktion/Inhibierung des Zelltods wichtig sind. In Ziel 3 werde ich ein Shigella-Zebrafisch-Infektionsmodell verwenden, um die in vivo Rolle von Septinen bei der Infektionskontrolle durch Makrophagen von der Ebene der einzelnen Zelle bis hin zum ganzen Tier zu untersuchen. Ich werde die Aufgabe der Septine und des Makrophagen-Zelltods unter Verwendung von Zebrafisch-Linien nach Behandlung (mit Pyroptose-induzierenden Substanzen) oder nach Infektion mit Shigella untersuchen. Ich werde die bakterielle Belastung, den Makrophagen-Zelltod und die Pyroptose-Induktion mittels Immunoblotting, Durchflusszytometrie, konfokaler und hochauflösender mikroskopischer Techniken analysieren. Insgesamt soll mein Forschungsvorhaben grundlegende Einblicke in die Septin-Biologie liefern und neue Mechanismen aufdecken, die die Pyroptose und die Shigella-Infektion kontrollieren. Ich stelle mir vor, dass in der Zukunft Septin-basierte Medikamente zu neuartigen Therapien für Infektions- und Entzündungskrankheiten entwickelt werden können.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Gastgeber: Dr. Serge Mostowy