Struktur-/Funktionsanalyse Faktor H/FHL-1 bindender Moleküle von Lyme Borreliose und Rückfallfieber Spirochäten

• Applicant: Professor Dr. Reinhard Wallich
• Subject Area: Parasitology and Biology of Tropical Infectious Disease Pathogens
• Term: from 2006 to 2010
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 20885939

Die Erreger der Lyme Borreliose und die Rückfallfieber-Spirochäten, Borrelia burgdorferi und Borrelia hermsii, binden über Oberflächenproteine, sog. ¿complement regulator acquiring surface proteins¿ (CRASP), wirtsspezifische Komplementinhibitoren, Faktor H und/oder FHL-1, und können über diesen ¿Escape¿-Mechanismus der angeborenen Immunabwehr entgehen. Komplementresistente B. burgdorferi Stämme exprimieren auf ihrer Oberfläche bis zu fünf verschiedene CRASPs, die verschiedenen Proteinfamilien angehören. CRASP-1 wird von komplementresistenten B. burgdorferi Stämmen während des Infektionszyklus in der Zecke und im Säugerwirt exprimiert. Kürzlich konnten wir die atomare Struktur des Faktor H/FHL-1 bindenden BbCRASP-1 Proteins aufklären. Die Struktur des BbCRASP-1 Homodimers weist eine bisher unbekannte Proteinfaltung auf. Jede Proteinkette bildet einen helikalen ¿lollipop¿, bestehend aus einen pyramidalem Mittelstück mit einer langen, aus dem Zentrum herausragenden, Stiel-ähnlichen Helix (siehe auch Fig. 2). BbCRASP-1 bietet somit eine neue Zielstruktur für die Entwicklung prophylaktischer und therapeutischer Therapieansätze. Das Ziel unseres Projektes ist es, weitere Faktor H/FHL-1 bindende Proteine von humanpathogenen B. burgdorferi sensu lato Spezies zu kristallisieren und ihre Bindungsdomäne zu charakterisieren. Weiterhin sollen vergleichende Analysen auch mit Faktor H/FHL-1 bindenden Strukturen von Rückfallfieber Spirochäten durchgeführt werden, die kürzlich von uns mittels Affinitätsblot Analysen identifiziert werden konnten. Mit Hilfe von Expressionsgenbanken der verschiedenen Rückfallfieber Spirochäten (B. parkeri, B. hermsii, B. recurrentis und B. duttonii) sollen die entsprechenden Faktor H/FHL-1 bindenden Proteine (Fhb) kloniert und charakterisiert werden. Die strukturelle Aufklärung von CRASP/Fhb Molekülen verwandter Borrelien soll dazu beitragen, den molekularen Mechanismen der Komplementinhibition durch pathogene Mikroorganismen aufzuklären. Über detaillierte Studien zur bakteriellen Expression von CRASP Molekülen im Verlauf der Zoonose und unter Verwendung von CRASP-defizienten Borrelia Mutanten soll die Rolle der Faktor H/FHL-1 bindenden Moleküle bei der Persistenz des Erregers, sowie der Pathogenese und Protektion aufgeklärt werden. Im Zusammenhang mit unseren früheren Erkenntnissen sind wir davon überzeugt, dass die Ergebnisse dieser Untersuchungen zur Entwicklung von Impfstoffen gegen die Lyme Borreliose und Rückfallfieber beitragen können.

• DFG Programme: Research Grants