Tunneling Nanotubes (TNTs): "Eine Export-/Importstrategie für Chlamydien mittels direkter Zell-zu-Zell-Kommunikation

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Michael R. Knittler
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie ; Immunologie ; Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 531660002

Chlamydien sind obligat intrazelluläre Bakterien, die sexuell übertragbare Krankheiten, Augeninfektionen und atypische Lungenentzündungen verursachen können. Diese Bakterien durchlaufen einen einzigartigen biphasischen Entwicklungszyklus in einem nicht gesäuerten membrangebundenen Einschluss. Um ihr Überleben, ihre physiologische Aufrechterhaltung und den Export aus infizierten Zellen zu regulieren, nutzen Chlamydien die Transportmaschinerie der Wirtszelle. Tunnel-Nanoröhren (TNTs) sind zelluläre Verbindungen, die den Transport und die Kommunikation von Zelle zu Zelle und andere physiologische und pathologische Funktionen ermöglichen. In einer kürzlich durchgeführten Studie entdeckten wir, dass mit Chlamydia trachomatis infizierte Wirtszellen TNTs nutzen, um Bakterien (als Retikularkörperchen, RKs) in nicht infizierte Nachbarzellen zu exportieren. Dies deutet darauf hin, dass diese Membranröhren eine entscheidende Rolle bei der direkten Übertragung von Chlamydien von Zelle zu Zelle spielen. Diese Übertragung erfordert ein funktionierendes Zytoskelett und findet auch dann statt, wenn die extrazelluläre Verbreitung beeinträchtigt ist. Die an der Chlamydienübertragung beteiligten TNTs sind durch das Vorhandensein von Mikrotubuli und dem SNARE-ähnlichen Chlamydien-Effektorprotein IncA gekennzeichnet. Obschon unsere Studien einen wichtigen Einblick in den TNT-vermittelten Export von Chlamydien aus infizierten in nicht-infizierte Zellen geben, ist ein tieferes Verständnis dieser neu entdeckten Exit/Entry-Strategie von entscheidender Bedeutung. Unser Ziel ist es, die molekularen und zellulären Prozesse zu entschlüsseln, die an der zellulären Biogenese und der Aneignung/Verwertung von TNTs durch Chlamydien beteiligt sind. Um dies zu erreichen, werden wir modernste zell- und molekularbiologische Methoden einsetzen, um funktionell zu charakterisieren, wie Chlamydien die TNT-Bildung missbrauchen und manipulieren, um die Infektion zwischen benachbarten Zellen zu verbreiten. Ferner werden wir zelluläre Wirts- und Erregerproteine identifizieren, die an dieser Interaktion beteiligt sind, die Auswirkungen von oxidativem Stress und Stressadaptoren auf die TNT-Bildung und -Stabilität untersuchen und die Beteiligung des chlamydialen IncA-Proteins an der TNT-vermittelten Übertragung analysieren. Unsere Arbeit wird sich zudem auf die Fragen der TNT-Übertragung der Chlamydien unter Hypoxie und bei persistierenden Zellinfektionen konzentrieren, die durch eine Antibiotikabehandlung ausgelöst werden, bei der die Expression und Funktion von IncA aufrechterhalten bleibt. Durch unsere Studien wollen wir ein Verständnis erlangen, wie Chlamydien interzelluläre Kommunikationsmechanismen ausnutzen, um Infektionen direkt durch Zell-zu-Zell-Kontakt zu exportieren.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2225: Wirtszellaustritt intrazellulärer Pathogene