"Molekulare Charakterisierung eines neuen Adhäsions- und Invasionsfaktors des bedeutenden lebensmittelbedingten Pathogens Campylobacter jejuni"

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Dr. Manja Böhm; Professor Dr. Markus M. Heimesaat
• Fachliche Zuordnung: Parasitologie und Biologie der Erreger tropischer Infektionskrankheiten
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 290441008

Campylobacter jejuni zählt zu den häufigsten lebensmittelbedingten Pathogenen der bakteriellen Enteritis und ist weltweit für 400-500 Millionen Erkrankungsfälle pro Jahr verantwortlich. Die Schwere der Erkrankung reicht von milden Symptomen wie selbst-limitierenden Durchfällen bis hin zu schweren Entzündungssymptomen wie blutigen Durchfällen und Darmkoliken. Desweiteren können schwere Folgeerkrankungen wie reaktive Arthritiden, periphere Polyneuropathien sowie das Miller-Fisher und das Guillain-Barré-Syndrom auftreten. Große Herausforderungen stellen zum einen mangelnde präventive Kontrollmaßnahmen gegenüber der Verbreitung von C.jejuni in der Nahrungsmittelkette, zum anderen ein nur unzureichendes Verständnis der molekularen Mechanismen der Wechselwirkungen zwischen Pathogen und Wirt dar. Obgleich in der Vergangenheit zahlreiche bakterielle Pathogenitätsfaktoren identifiziert werden konnten, wird deren Funktion bei der C.jejuni-induzierten Immunpathogenese in der Literatur kontrovers diskutiert oder ist vollständig unbekannt. So ist beispielsweise unklar, welche Pathogenitätsfaktoren als klassische C.jejuni Adhäsine wirken und welche Signalwege durch diese Faktoren reguliert werden. Wir konnten einen neuen Virulenzfaktor von C.jejuni, das auf der bakteriellen Oberfläche exponierte sogenannte "high temperature requirement A" (HtrA) identifizieren, das direkt mit Wirtszellen interagiert. Nachdem wir wichtige molekulare Methoden in unserem Labor etabliert haben, dient der vorgelegte Antrag dem Ziel, die molekularen Mechanismen im Detail zu verstehen, die den spezifischen Funktionen von HtrA bei der Zell-Adhäsion und -Invasion sowie den Signalwegen auf Wirtsseite während der Infektion zugrunde liegen. So haben wir ein Arginin-Glyzin-Aspartat-(RGD) Motiv von HtrA identifiziert. Unsere bisherigen Untersuchungen weisen darauf hin, dass dieses Motiv auf der bakteriellen Oberfläche exponiert und für die Zellbindung und Invasion von C.jejuni erforderlich ist. Wir postulieren daher, dass HtrA und sein RGD-Motiv dem Wirtszell-Rezeptor Integrin-b1 als Erkennungsstelle dient. Wir haben C.jejuni Stämme generiert, die verschiedene Varianten von HtrA mit Punktmutationen im RGD-Motiv oder eine Protease-inaktive Mutante exprimieren. Diese werden von uns in vitro mittels Bindungs- und Zellinvasionsassays, quantitativer Immunpräzipitation, kombiniert mit "Knockdown" (QUICK), Signaltransduktionsmethoden, konfokaler Mikroskopie und Lebendzell-Bildgebung sowie in vivo in murinen Kurzzeit- und Langzeit-Infektionsversuchen untersucht. Dieses Projekt soll zur Aufklärung wichtiger molekularer Ereignisketten auf Ebene der Pathogen-Wirtszell-Interaktion führen und die Identifizierung neuer Determinanten im Infektionsprozess von C.jejuni ermöglichen, die gleichfalls Ansatzpunkte für Interventionsmöglichkeiten sind. Langfristig sollen gewonnene Erkenntnisse dazu beitragen, die Prävalenz von humanen C.jejuni-bedingten Infektionen und die damit verbundenen Kosten zu reduzieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Italien
• Kooperationspartner: Professor Dr. Matthias Selbach; Professor Dr. Guiseppe Zanotti