Die Rolle des ESX-4 Typ VII Sekretionssystem in dem pathogenen Bakterium M. abscessus im interspezifischen Wettkampf von Bakterien.

• Antragstellerin: Dr. Nicole Mietrach
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Mikrobiologie und Mykologie, Hygiene, Molekulare Infektionsbiologie
• Förderung: Förderung von 2022 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 496149397

Das Type VII Sekretionssystem (T7SS) wurde vor etwa 20 Jahren in dem Mycobacterium tuberculosis entdeckt und mit dessen Pathogenität assoziiert. Es konnte gezeigt werden, dass nicht nur Bakterien aus dem Phylum Actinobacteria wie Mycobacterium abscessus, Mycobacterium smegmatis und Thermomonospora curvata dieses System benutzen, sondern auch Bakterien aus dem Phylum Firmicutes wie Streptococcus intermedius, Staphylococcus aureus und Bacillus subtilis. Beide T7SS sind miteinander verwandt und werden als T7SSa in Actinobacteria und T7SSb in Firmicutes bezeichnet. In S. aureus und S. intermedius wurde nachgewiesen, dass das T7SSb für den bakteriellen Konkurrenzkampf genutzt wird. Beide Bakterien kodieren anti-bakterielle Toxine mit einem benachbarten Immunitäts-Gen, das dem eigenen Schutz dient. Eine bioinformatische Studie mit verschiedenen Listeria monocytogenes Stämmen zeigte, dass in deren Genom bis zu 50 Gene für T7SSb-Toxine inklusive deren Immunitäts-Gene kodiert sind. Dies bekräftigt die Rolle des T7SSb im bakteriellen Konkurrenzkampf. Das T7SSa wurde bisher noch nicht in Zusammenhang mit bakteriellem Konkurrenzkampf gebracht. Das T7SSa ist ausführlicher in Mykobakterien untersucht worden. Sie können bis zu fünf Systeme besitzen, welche als ESX-1 bis ESX-5 bezeichnet werden. ESX-1, -3 und -5 sind wichtig für die Virulenz. M. abscessus ist ein schnell wachsendes, opportunistisches Pathogen, welches keine Tuberkulose erzeugt. Es wurde vermehrt in Patienten mit respiratorischen Krankheiten - speziell im Fall Mukoviszidose - gefunden. M. abscessus ist ein kompetitives Bakterium, welches schnell eine bestimmte Nische kolonisiert und etablierte Bakterien verdrängt. Es ist wenig über den Mechanismus bekannt, den M. abscessus für die Kolonisation und das Verdrängen der anderen Mikroben nutzt. M. abscessus kodiert zwei T7SSa; ESX-3 und ESX-4. Bisher gibt es nur wenig Informationen, welche Rollen die beiden Systeme bei einer Infektion von M. abscessus einnehmen. ESX-3 scheint die Entzündungsantwort des Wirtes zu beeinflussen. ESX-4 wird wahrscheinlich für das Überleben und die Replikation im Wirt benötigt. Meine vorläufige Analyse des Genoms verschiedener M. abscessus Stämme hat über 40 verschiedene Gene für Toxine mit benachbarten Immunitäts-Genen identifiziert, welche mit dem T7SSa assoziiert werden können. Deshalb postuliere ich, dass M. abscessus das T7SSa als eine anti-bakterielle Waffe benutzt. Um diese Hypothese zu testen, möchte ich potenzielle Toxine und deren Immunitätsproteine molekularbiologisch und biochemisch charakterisieren und deren Sekretion über das T7SSa nachweisen. Zusätzlich möchte ich die Toxizität der Proteine testen, ihren Effekt auf die Virulenz und den bakteriellen Konkurrenzkampf im Zusammenhang mit dem ESX-3 und ESX-4 nachweisen. Dieses Projekt würde das T7SSa als ein Apparat für den bakteriellen Wettkampf identifizieren und den mykobakteriellen ESX-Systemen eine neue, bisher noch unerwartete Rolle zuweisen.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Gastgeberin: Professorin Tracy Palmer, Ph.D.