SecA2-abhängige Effektoren von Streptococcus pneumoniae und Charakterisierung ihrer Rolle während der Infektion

• Antragsteller: Professor Dr. Sven Hammerschmidt
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Mikrobiologie und Mykologie, Hygiene, Molekulare Infektionsbiologie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 545493092

Die Proteinsekretion ist ein wesentlicher physiologischer Prozess, der streng reguliert werden muss, um das Überleben von Bakterien unter verschiedenen Bedingungen zu gewährleisten und Infektionen zu kontrollieren. Streptococcus pneumoniae kolonisiert die oberen Atemwege des Menschen symptomlos, ist aber auch ein Pathogen. Die ersten Interaktionen mit den Wirtszellen sind entscheidend für die Entstehung einer Infektion und die zu diesem Zeitpunkt sezernierten Proteine spielen eine wichtige Rolle bei den Wirt-Erreger Interaktionen. Stammspezifische Proteine sind für die Infektion des Wirts von entscheidender Bedeutung, aber ihre Identität und die Art und Weise, wie sie für die Sekretion reguliert werden, sind noch unbekannt. Obwohl die meisten „Housekeeping“-Proteine über das SecA-System sezerniert werden, verfügen Bakterien, wie z.B. Pneumokokken, über konservierte akzessorische Sec-Systeme, deren Rolle nur unzureichend aufgeklärt ist. In diesem Projekt möchten wir die bakteriellen Proteine identifizieren, die durch das SecA2-System exportiert werden und wir werden ihre Funktion während der Infektion und für die bakterielle Physiologie charakterisieren. Die drei Projektpartner sind Experten für Pneumokokken mit komplementärem Fachwissen. Das Projekt ist in drei Arbeitspakete (AP) aufgeteilt, von denen jeder Partner eines koordinieren wird. Im AP1 werden wir das Interaktom zwischen SecA2, SecY2 und Proteinen des kanonischen Sec-Wegs entschlüsseln. Außerdem wird die Lokalisierung des SecA2-Komplexes visualisiert und der Einfluss auf den Pneumokokken-Zellzyklus untersucht. AP2 hat das Ziel mittels Proteomanalysen die Proteine zu identifizieren, deren Sekretion spezifisch von SecA2 abhängig ist. Dies wird in einem globalen als auch mit einem gezielten Ansatz geschehen. Im gezielten Ansatz werden wir die Rolle von SecA2 bei der Sekretion von Proteinen untersuchen, die bekanntermaßen für die Infektion wichtig sind. Den ausgewählten Proteinen wie Pneumolysin, LytC und Enolase fehlt ein Signalpeptid oder ein Motiv zur Oberflächenlokalisation, was auf eine nicht-kanonische Sekretion hindeutet. In AP3 werden wir die pathophysiologische Rolle des SecA2-Sekretionssystems im Zusammenspiel mit Wirtszellen und unter experimentellen in vivo Bedingungen charakterisieren. Der Phänotyp und die Pathophysiologie unserer SecA2-Mutanten, die in unseren drei ausgewählten Serotypen konstruiert wurden, werden in einem Galleria mellonella-Infektionsmodell und in intranasalen Mausinfektionsmodellen untersucht. Durch die Kombination von molekularbiologischen, zellbildgebenden, proteomischen und strukturbiologischen Ansätzen werden die aus diesem Projekt gewonnenen Erkenntnisse die molekularen Prozesse aufklären, die für eine Infektion wichtige Proteine bereitstellen. Diese Proteine sind in verschiedenen Gram-positiven Bakterien konserviert und haben vermutlich das Potenzial, Zielmoleküle für die Entwicklung neuer antibakterieller Strategien zu werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Partnerorganisation: Agence Nationale de la Recherche / The French National Research Agency
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Christophe Grangeasse, Ph.D.; Mélanie Hamon, Ph.D.