Wirtszellfunktionen während der Dictyostelien-Pathogen-Interaktion

• Antragsteller: Professor Dr. Michael Steinert
• Fachliche Zuordnung: Parasitologie und Biologie der Erreger tropischer Infektionskrankheiten
• Förderung: Förderung von 2001 bis 2009
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5316024

• Erstellungsjahr: 2010

Zusammenfassung der Projektergebnisse

In der Infektionsforschung haben gentechnisch manipulierbare Infektionsmodelle eine besondere Bedeutung erlangt. Mit Dictyostelium discoideum steht ein molekularbiologisch besonders gut manipulierbares Wirtsmodell zur Verfügung, anhand dessen Wirtszellfunktionen während der Infektion mit Legionellen und Mycobakterien analysiert werden können. Wir haben Transkriptom-Analysen auf beiden Seiten der Legionella-Wirt-Interaktion durchgeführt. Da die Genome von Legionellen und Dictyostelien vollständig bekannt sind, konnten mit Hilfe der durchgeführten Transkriptionsanalysen differentiell regulierte Gene identifiziert werden. Darüber hinaus konnten Wechselwirkungen zwischen bakteriellen Pathogenitätsfaktoren und Wirtszellmarkern beschrieben werden, so dass infektionsrelevante regulatorische Netzwerke zugänglich wurden. Ein weiterer Schwerpunkt des bearbeiteten Projektes stellte die Markermodulation des Dictyostelien-Phagosoms während der Legionella-Infektion dar. Diese komparativen Proteomanalysen von isolierten D. discoideum Phagosomen, die jeweils verschiedene Legionella-Stämme enthielten, zeigten virulenz- und zeitabhängige Veränderungen der Wirtszellprotein-Expressionsmuster. Durch den Einsatz von maßgeschneiderten infektionsresistenten und infektionspermissiven Dictyostelium-Mutanten konnten darüber hinaus für die Legionella-Infektion wichtige Wirtszellfaktoren identifiziert werden. Zu diesen auch beim Menschen vorkommenden Faktoren gehören die Kalzium-bindenden Proteine Calreticulin und Calnexin, der Kationentransporter NRAMP1 (natural-resistance-associated macrophage protein), das Aktin-bindende Coronin7, sowie das Autophagie-Protein ATG9. Diese Proteine sind an der Steuerung der Bakterienaufnahme und der Infektionsempfänglichkeit des Wirtes beteiligt.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• (2004) Calnexin, calreticulin and cytoskeleton-associated proteins modulate uptake and growth of Legionella peumophila in Dictyostelium discoideum. Microbiol. 150: 2825-2835
  Fajardo, M., Schleicher, M., Noegel, A., Bozzaro, S., Heuner, K., Hacker, J. and Steinert, M.
  
• (2005) Dictyostelium as host model for pathogenesis. Cell. Microbiol. 7: 307-314
  Steinert, M. and Heuner, K.
  
• (2006) Bringing the genome of Legionella pneumophila to life: The transcriptional program during infection of Acanthamoeba castellanii. In: Legionella: State of the art 30 years after its recognition, eds Cianciotto et al., ASM press Washington, D.C.p: 347-350
  Brüggemann, H., Hagman, A., Dillies, M.-A., Heuner, K., Steinert, M., Gouyette, C., Coppee, J.-Y. and Buchrieser, C.
  
• (2006) Dictyostelium discoideum as model to study hostpathogen interactions. Methods Mol. Biol. 346: 507-517
  Ünal, C., Steinert, M.
  
• (2006) Dictyostelium transcriptional host cell response upon infection with Legionella. Cell. Microbiol. 8: 438-456
  Farbrother, P., Wagner, C., Na, J., Tunggal, B., Morio, T., Urshihara, H., Tanaka, Y., Schleicher, M., Steinert, M. and Eichinger, L.
  
• (2006) Function and mechanism of action of Dictyostelium Nramp1 (Slc11a1) in bacterial infection. Traffic. 7: 22-28
  Peracino, B., Skriwan, C., Balest, A., Balbo, A., Pergolizzi, B., Noegel, A. A., Steinert, M. and Bozzaro, S.
  
• (2006) Gene expression and virulence in Legionella: The flagellar regulon. In: Legionella: State of the art 30 years after its recognition, eds Cianciotto et al., ASM press Washington, D.C.p: 327-332
  Heuner, K., Jacobi, S., Albert, C., Steinert, M., Brüggemann, H. and Buchrieser, C.
  
• (2006) Model host systems. Pathogenomics (eds Hacker, J., Dobrindt, U.) Wiley-VCH. 445-453
  Steinert, M. and Glöckner, G.
  
• (2006) The amoeba Dictyostelium discoideum contributes to Legionella infection. In: Legionella: State of the art 30 years after its recognition, eds Cianciotto et al., ASM press Washington, D.C.p: 390-394
  Wagner, C., Fajardo, M., Shevchuk, O., Ünal, C., Galka, F., Heuner, K., Eichinger, L., Bozzaro, S. and Steinert, M.
  
• (2006) Virulence strategies for infecting phagocytes deduced from the transcriptional program of Legionella pneumophila. Cell. Microbiol. 8: 1228-1240
  Brüggemann, H., Hagman, A., Jules, M., Sismeiro, O., Dillies, M.-A., Gouyette, C., Kunst, F., Steinert, M., Heuner, K., Coppee, J.-Y. and Buchrieser, C.
  
• (2007) Identification and characterization of a new conjugation/type IVA secretion system (trb/tra) of Legionella pneumophila Corby localized on two mobile genomic islands. Int. J. Med. Microbiol. 298: 411-428
  Glöckner, G., Albert-Weissenberger, C., Weinmann, E., Jacobi, S., Schunder, E., Steinert, M., Hacker, J. and Heuner, K.
  
• (2007) Legionella pathogeniocity: Genome structure, regulatory networks and the host cell response. Int. J. Med. Microbiol. 297: 577-587
  Steinert, M., Heuner, K., Buchrieser, C., Albert-Weissenberger, C. and Glöckner, G.
  
• (2008) Dictyostelium, a tractable model host organism for Legionella. In: Legionella – Molecular Microbiology; eds Heuner, K., Swanson, M. Caister Academic Press: Portland (USA) Chapter 12
  Bruhn, H. and Steinert, M.
  
• (2008) Phagocytosis and host-pathogen interactions in Dictyostelium with a look at macrophages. Int. Rev. Cell Mol. Biol. 271: 253-300
  Bozzaro, S., Bucci, C. and Steinert, M.
  
• (2008) Proteomic characterisation of the whole secretome of Legionella pneumophila and functional analysis of outer membrane vesicles. Infect. Immun. 76: 1825-1836
  Galka, F., Wai, S. N., Kusch, H., Engelmann, S., Hecker, M., Schmeck, B., Hippenstiel, S., Uhlin, B. E. and Steinert, M.
  
• (2009) Cellular Model Systems used to study phagosome biogenesis. In: Intracellular Niches of Microbes. Eds. Schaible, U. E., and Haas, A. Wiley-VCH Verlag; Chapter 4
  Steinert, M.
  
• (2009) Proteomic analysis of Legionella-containing phagosomes isolated from Dictyostelium. Int. J. Med.Microbiol. 299: 489-508
  Shevchuk, O., Batzilla, C., Hägele, S., Kusch, H., Engelmann, S., Hecker, M., Haas, A., Heuner, K., Glöckner, G. and Steinert, M.
  
• (2009) Screening of virulence traits in Legionella pneumophila and analysis of the host susceptibility to infection by using the Dictyostelium host model system. Methods Mol. Biol. 470: 47-56
  Shevchuk, O. and Steinert, M.
  
• (2010) A coronin7 homolog with functions in actin-driven processes. J. Biol. Chem.
  Shina, M.C., Ünal, C., Eichinger, L., Müller-Taubenberger, A., Schleicher, M., Steinert, M. and A. Noegel
  
• (2010) Loss of Dictyostelium ATG9 results in a pleiotropic phenotype affecting growth, development, phagocytosis and clearance and replication of Legionella pneumophila. Cell. Microbiol.
  Tung, S.M., Ünal, C., Ley, A., Pena, C., Tunggal, B., Noegel, A. A., Krut, O., Steinert, M. and Eichinger, L.