Identification and characterization of Shinga toxin-independent virulence factors of enterohemorrhagic Escherichia coli which contribute to vascular endothelium injury

• Applicant: Professor Dr. Helge Karch
• Subject Area: Parasitology and Biology of Tropical Infectious Disease Pathogens
• Term: from 2002 to 2010
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5390014

Die durch enterohämorrhagische Escherichia coli (EHEC) verursachte hämorrhagische Kolitis und das hämolytisch-urämische Syndrom beruhen auf kapillaren Endothelschädigungen. Bisher konnten wir zeigen, dass die Endothelschädigung auch Shiga Toxin-unabhängig erfolgen kann. Deswegen beabsichtigen wir, die für diesen Typ der Schädigung verantwortlichen Determinanten der EHEC zu identifizieren und ihre Wirkmechanismen aufzuklären. Durch die Analyse genomischer Bibliotheken gelang uns bereits die Identifizierung von vier Determinanten, die einzeln in der Lage sind, das Endothel zu schädigen. Hierbei handelt es sich um ein Homolog des Cytolethal Distending Toxins, einen vakuolisierenden Faktor, eine Protease und ein RTX-Protein. Für die Folgezeit beabsichtigen wir, die EHEC-Determinanten aufzureinigen und mit ihnen Rezeptorbindungsstudien mit Glykosphingolipiden (GSL) und Membranproteinen aus Endothelzellen durchzuführen. Die strukturelle Charakterisierung von GSL-Rezeptoren erfolgt mit einem neu entwickelten Kombinationsverfahren aus DC-Overlay-Tests gekoppelt mit ESI-QTOF-MS direkt in Kieselgelextrakten. Die Strukturen der Determinanten-bindenden Membranproteine werden mittels MALDI-MS und Datenbanksuche (SWISSPROT) identifiziert. Weiterhin sollen die endothelschädigenden Mechanismen durch Untersuchung der antiproliferativen Effekte, der Induktion von Zelltod und Änderung der Endothelzellpermeabilität geklärt werden. Diese Versuche sollen durch Untersuchungen der Expression der identifizierten bakteriellen Faktoren in eukaryontischen Zellen ergänzt werden. Das verbesserte Verständnis der Mechanismen der Endothelschädigung durch EHEC soll Grundlage für die Entwicklung neuer Präventions- und Therapiekonzepte werden.

• DFG Programme: Priority Programmes
• Subproject of: SPP 1130: Infections of the Endothelium