Universiẗat, Diss., 2001--Jena.

Die häufigste Form der Herzinsuffizienz in Deutschland ist die dilatative Kardiomyopathie, wobei bei ca. 6/100.000 Einwohnern pro Jahr keine eindeutige Ursache erkennbar ist und somit eine idiopathische DCM diagnostiziert wird. Ein Faktor zur Entstehung einer idiopathischen DCM könnten Autoantikörper gegen den β1-adrenergen Rezeptor sein. Bei ca. 30% der Patienten, die an einer DCM (Äquivalent in der ETiCS-Studie: erste akute Myokarditis = AMitis) leiden, sowie bei ca. 13% der Patienten, die an einer ischämischen Kardiomyopathie (Äquivalent in der ETiCS-Studie: erster akuter Myokardinfarkt = FAMI) leiden, konnten in älteren Arbeiten β1-AAk nachgewiesen werden. Im Rahmen der ETiCS-Studie erfolgte erstmals eine prospektive Beobachtung entsprechender Patientenkollektive über 12 Monate mit Blutentnahme und klinischen Kontrollen zum Zeitpunkt 0 Monate (=Baseline), 2-3 Monate (Follow-Up 1), 6 Monate (FUP2) und 12 Monate (FUP3). Zu diesen Zeitpunkten wurden anhand der gewonnenen Blutproben der β1-AAk-Status sowie die immunologischen Marker der FAMI- und AMitis-Patienten bestimmt und mit der kardialen LV-Pumpfunktion korreliert. Zentrales Thema dieser Arbeit war es, Zusammenhänge zwischen der β1-AAk-Ausbildung in Abhängigkeit von individuellen Zytokinprofilen und der Entwicklung der LV-Pumpfunktion nach dem jeweiligen kardialen Ereignis zu untersuchen, wobei FAMI- und AMitis-Patienten miteinander verglichen wurden. Darüber hinaus wurde auch der Einfluss der CTLA-4-Haplotypen, also die „genetische“ Suszeptibilität Autoantikörper zu entwickeln, untersucht. Während bei FAMI-Patienten die Entwicklung von β1-AAk keinen Einfluss auf den Verlauf der LV-Pumpfunktion zu haben scheint, wird diese bei AMitis-Patienten durch hochaffine β1-AAk im Verlauf stark beeinträchtigt. Bei FAMI-Patienten konnte nach einer größeren Herzschädigung (CK-Werte >1000 U/l) eine schlechtere Pumpfunktion im Vergleich zu kleineren Myokardinfarkten (CK-Werte <1000 U/l) nachgewiesen werden, unabhängig von β1-AAk-Status. Für die Prognose und die Erholung der LV-Pumpfunktion scheint bei FAMI-Patienten folglich die Infarktgröße, aber nicht die Entwicklung von β1-AAk wichtig zu sein. Hinsichtlich der unterschiedlichen Zytokinprofile bei FAMI- und AMitis-Patienten, die hochaffine β1-AAk entwickeln, scheinen bestimmte Zytokine die Induktion einer kardialen Autoimmunität zu begünstigen, während andere Zytokine wohl eher protektive immunologische Reaktionen in Gang setzen: Die proinflammatorischen Zytokine IL-1β, IL-2, IL-7, IL-12, IL-17, GM-CSF, MIP-1α und IFN-γ waren bei β1-AAk-positiven AMitis-Patienten statistisch signifikant erhöht. Protektive Effekte könnten dagegen von den antiinflammatorischen Zytokinen IL-1RA, IL-10 und IL-13 ausgehen, deren Serumspiegel bei FAMI- gegenüber AMitis-Patienten im Vergleich erhöht waren. Beim direkten Vergleich von AMitis-Patienten mit hochaffinen β1-AAk und solchen ohne β1-AAk, zeigten sich bei Patienten mit hochaffinen β1-AAk höhere Konzentrationen an IL-1β, IL-2, IL-6, IL-7, IL-12, IL-17, GM-CSF, MIP-1α und TNF-α. Bei Patienten ohne Autoantikörper waren demgegenüber die Spiegel von IL-1RA, IL-10 und IL-13 erhöht, was zu einer besseren Erholung der LV-Pumpfunktion führte. Nach genetischer Typisierung der CTLA-4-Haplotypen (Polymorphismen SNP +49G/A und SNP CT60A/G) fand sich bei Patienten mit dem Allel G/G ein höheres Risiko β1-AAk zu entwickeln, während das Allel A/A jeweils mit einem geringeren Risiko kardiale Autoantikörper zu entwickeln assoziiert war und somit protektiv gegen Autoimmunphänomene wirken könnte. / Autoantibodies directed against the beta1-receptor can be found within 30% of patients suffering from acute myocarditis and 13% of patients suffering from acute myocardial infarction. These autoantibodies cause a higher risk of heart failure and can lead to dilated cardiomyopathy. The levels of certain proinflammatory cytokines are expressed significantly higher by patients with these autoantibodies, whereas higher levels of antiinflammatory cytokines can be found within patients that didn't develop beta1-autoantibodies. This suggests that proinflammatory cytokines can lead to autoimmunity and impair the prognosis of the patients. Antiinflammatory cytokines on the other hand play a protective role against the development of beta1-autoantibodies. Analyzing the different allels of the SNPs +49G/A and CT60A/G, the allel G/G is bearing a higher risk of developing beta1-autoantibodies while the allels A/A and A/G may play a protective role.

The work of the previous chapters describes the role of Nipah virus (NiV) V and W proteins regarding their role in interferon antagonism and regulation of viral replication. Previous publications have shown that NiV encodes IFN antagonist activity in its V, W and C protein (Park et al., 2003b; Rodriguez et al., 2002). In order to study the effect of both NiV proteins in the context of a virus infection, recombinant Newcastle disease viruses (rNDVs) expressing NiV V or NiV W were constructed. As a control virus served rNDV expressing NDV V proteins, which behaved like wildtype NDV. Growth kinetic experiments demonstrated that rNDVs expressing NiV V or W grew to higher titers than rNDV expressing NDV V in human A549 cells. This result suggested that both NiV V and W were able to render the avian virus, which normally does not replicate well in human cells, into a better growing virus. This hypothesis was supported by the fact that all rNDVs grew similarly in avian DF1 or Vero cells. When rNDV-infected A549 cells were specifically stained for NiV V or W protein it was observed that V is localized in the cytoplasm whereas W could be predominantly found in the nucleus. This observation was in agreement with previous studies reporting a nucleus export signal (NES) for NiV V and a nuclear localization signal (NLS) for NiV W (Rodriguez et al., 2004; Shaw et al., 2005). The specific localization of each NiV protein has also been shown to contribute to different functions in terms of IFN antagonism (Shaw et al., 2005). Here, NiV V and W proteins caused a severe attenuation of the immune response in rNDV-infected human A549 and dendritic cells. The transcription of type I interferons and ISGs was significantly downregulated in the presence of NiV V and W proteins. As a consequence of the transcriptional block, there was also an inhibition at the level of translation (as seen for A549 cells) and the secretion of IFNs and cytokines/chemokines (as seen for DCs). In contrast, NDV V protein induced a host immune response. Both NiV V and W also displayed a strong inhibitory effect on the function DCs. DCs represent a very important cell class because they link the innate immune response to the adaptive immune response (Banchereau & Steinman, 1998). By downregulating the production and secretion of important cytokines/chemokines that are important for the activation of B and T lymphocytes, NiV V and W were able to disrupt that link. Interestingly, NiV W seemed to be a stronger inhibitor than NiV V in both A549 cells and DCs. Overall, it was demonstrated that NiV V and W were able to prevent the induction of the innate and adaptive host immune response cascade by inhibiting the transcription of immune genes in DCs and A549 cells. The second part of this work addressed the question whether NiV V and W proteins have a regulatory role in viral replication. This has been previously reported for Nipah virus itself (Sleeman et al., 2008) and other viruses (Atreya et al., 1998; Horikami et al., 1996; Witko et al., 2006). In order to study the ability of the V and W proteins of NiV to regulate viral transcription and/or replication, an existing NiV minireplicon assay was used (Halpin et al., 2004). Here, it was shown that NiV V and W (but not C) proteins significantly downregulated NiV minireplicon activity. The common N terminal region was shown to harbor the inhibitory activity. Co-immunoprecipitation experiments showed that both NiV V and W (but not C) were able to interact with NiV N, one component of the NiV polymerase. This result was supported by immunofluorescence experiments that revealed co-localization of NiV N with V and W. The binding of NiV V or W to NiV N occurred via their N terminus and more specifically amino acids 1-50. This suggested that V and W might inhibit viral replication by interacting with the viral polymerase resulting in a loss of function. Exact mechanisms still have to be elucidated. / Die Arbeit der vorangegangenen Kapitel geht auf die Rolle von Nipah Virus (NiV) V und W Proteinen bezueglich deren Rolle im Interferon-Antagonismus und Regulation der viralen Replikation. In vergangenen Veroeffentlichungen wurde gezeigt, dass NiV seine interferon-antagonistische Aktivitaet in dessen V, W und C Proteinen kodiert (Park et al., 2003b; Rodriguez et al., 2002). Um den Effekt beider NiV Proteine im Rahmen einer Virusinfektion zu untersuchen, wurden rekombinante Newcastle disease Viren (rNDV), welche entweder NiV V oder W exprimieren, konstruiert. Als Kontrollvirus diente ein rNDV, der das NDV V Protein exprimiert. Dabei verhaelt sich der rekombinante Virus wie NDV-Wildtyp. Kinetische Wachstumsexperimente in A549 Zellen zeigten, dass rNDVs, die NiV V oder W exprimieren, zu hoeheren Titern wuchsen als rNDV, der NDV V exprimiert. Dieses Ergebnis deutete darauf hin, dass sowohl NiV V als auch NiV W im Stande waren, den Vogelvirus, welcher normalerweise schlecht in humanen Zellen repliziert, zu einem besseren Wachstum anzuregen. Diese Hypothese wurde durch die Tatsache unterstuetzt, dass alle rNDVs ein recht recht aehnliches Wachstumsverhalten in Vogelzellen (DF1 Zellen) und Vero Zellen aufwiesen. Ausserdem wurden rNDV-infizierte A549 Zellen spezifisch gegen NiV V oder W Protein angefaerbt und es konnte beobachtet werden, dass V im Zytoplasma und W ueberwiegend im Nukleus der Zelle lokalisiert ist. Diese Beobachtung stimmte mit vorhergehenden Studien ueberein, die von ein Nukleus-Exportsignal (NES) fuer NiV V und ein Nukleus-Lokalisationsignal (NLS) fuer NiV W berichteten (Rodriguez et al., 2004; Shaw et al., 2005). Es wurde gezeigt, dass diese unterschiedliche, jedoch spezifische Lokalisation der NiV Proteine zu verschiedenen Funktionen bezueglich des Interferon-Antagonismus beitraegt (Shaw et al., 2005). In der vorliegenden Arbeit verursachten NiV V und W Proteine eine heftige Attenuation der Immunantwort in rNDV-infizierten humanen A549 und dendritischen Zellen (DC). In der Anwesenheit von NiV V und W Proteinen wurde die Transkription der Typ 1-Interferonen und ISGs signifikant herunterreguliert. Als Konsequenz des transkriptionellen Blocks konnte auch eine Inhibition auf translationalem Niveau (zu sehen in A459 Zellen) und eine Inhibition der Sekretion von IFNs und Zytokinen/ Chemokinen (zu sehen in DCs) verzeichnet werden. Im Gegensatz dazu induzierte NDV V Protein ein Immunantwort im Wirt. Sowohl NiV V als auch W zeigten auch einen starken inhibitorischen Wirkung auf die Funktion von DCs. DCs repraesentieren einen sehr wichtigen Zelltyp, da sie eine Verbindung zwischen der angeborenen und erworbenen Immunantwort herstellen (Banchereau & Steinman, 1998). Durch die Herunterregulierung der Produktion und Sekretion wichtiger Zytokine/ Chemokine, die fuer die Aktivierung von B- und T-Lymphozyten wichtig sind, waren NiV V und W faehig, diese Verbindung zu zerstoeren. Interessanterweise schien NiV W in A549 Zellen ein viel staerkerer Inhibitor zu sein als NiV V. Insgesamt wurde demonstriert, dass NiV V und W durch Inhibierung der Transkription von Immungenen im Stande waren, die Induktion der angeborenen und erworbenen Immunantwort-Kaskade zu unterbinden. Der zweite Teil dieser Arbeit beschaeftigt sich mit der Frage, ob NiV V oder W Proteine eine regulatorische Aufgabe in der viralen Replikation uebernehmen. Vorherige Berichte hatten dies fuer Nipah Virus selbst (Sleeman et al., 2008) und andere Viren demonstriert (Atreya et al., 1998; Horikami et al., 1996; Witko et al., 2006). Um die Faehigkeit von V und W Proteinen bezueglich der Regulation der viralen Transkription und/ oder Replikation zu bestimmen, wurde Gebrauch von einem bereits existierenden NiV Minireplikon-Assay gemacht (Halpin et al., 2004). In der vorliegenden Studie wurde gezeigt, dass NiV V und W (jedoch nicht C) Proteine die NiV Minireplikon-Aktivitaet in signifikanter Weise reduzierten. Es wurde gezeigt, dass die gemeinsame N-terminale Region die inhibitorische Aktivitaet besitzt. Ko-Immunopraezipitationsexperimente demonstrierten weitehin, dass sowohl NiV V als auch W (jedoch nicht C) im Stande waren, mit NiV N, einer Komponente der NiV Polymerase, zu interagieren. Dieses Ergebnis wurde von Immunfluoreszenzexperimenten untermauert, die eine Kolokalisation zwischen NiV N und V und W demonstrierten. Der N-Terminus von NiV V und W, und hierbei speziell die Aminosaeuren 1-50, waren fuer die Bindung von NiV V und W an NiV N verantwortlich. Dies deutete darauf hin, dass V und W durch das Binden der viralen Polymerase die virale Replikation inhibiert.

Die Wichtigkeit regulatorischer T-Zellen bei der Immunregulation und der Entwicklung der immunologischen Toleranz ist unumstritten. Deshalb wird ihnen eine bedeutende Rolle bei der Pathogenese von Autoimmunerkrankungen und allergischen Erkrankungen zugeschrieben. Bei allgemein steigender Prävalenz allergischer Erkrankungen bleiben verfügbare Therapieoptionen derzeit auf symptomatische Regime begrenzt. Dies ist nicht zuletzt auf die unklare Genese dieser Erkrankungen zurückzuführen. Bei der AD handelt es sich um eine chronisch-entzündliche Hauterkrankung, die im Säuglingsalter beginnt und durch sehr starken Juckreiz gekennzeichnet ist. Um der AD zugrundeliegenden Mechanismen zumindest teilweise zu durchleuchten, wurden in der vorliegenden Arbeit Frequenz, Funktion und Phänotyp der regulatorischen T-Zellen von Kindern zwischen drei und 16 Jahren, die an der schwersten Form der AD leiden, unter Anwendung spezieller Färbemethoden und eines Suppressionsassay mit Hilfe der Durchflusszytometrie untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass eine erhöhte Anzahl regulatorischer T-Zellen bei den Kindern mit AD gegenüber dem gesunden Kontrollkollektiv vorhanden war. Diese wiesen allerdings eine deutlich verminderte Suppressorfunktion auf. Die Analyse der Oberflächenmerkmale CD45RO und CD45RA zeigte, dass der Anteil CD25hi in der Population CD45RO+ T-Zellen bei den Kindern mit schwerer atopischer Dermatitis signifikant höher war als im Kontrollkollektiv. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass der Anteil naiver Tregs in der Patientengruppe deutlich niedriger war als bei der Kontrollgruppe. Demgegenüber war der Anteil der Effektor-Gedächtniszellen in der Patientengruppe signifikant höher als in der Vergleichsgruppe. Die Untersuchung des Todesrezeptors CD95 ergab, dass die Population CD95+CD4+CD25+ T-Zellen der Patienten signifikant geringer war als bei dem gesunden Kontrollkollektiv. Die hier beschriebenen Ergebnisse deuten daraufhin, dass bei Patienten mit AD Tregs zwar in ausreichendem Maße produziert werden, sie aber funktionell insuffizient sind. Die genauen zugrundeliegenden Mechanismen auf genetischer Ebene sowie mögliche, involvierte Signaltransduktionswege gilt es in weiterführenden Studien zu untersuchen. Des Weiteren beschreiben die Resultate ein gestörtes Gleichgewicht zwischen naiven Tregs und Gedächtniszellen. Das heißt, dass der größere Anteil der Effektor-Tregs sich zu Effektor-Gedächtniszellen entwickelt, die in ihrer Funktion aber möglicherweise eingeschränkt sind. Die geringere Anzahl CD95 exprimierender regulatorischer T-Zellen in der Patientengruppe lässt eine Fehlregulation der Apoptose vermuten, was wiederum die erhöhte Anzahl dieser Zellen erklären könnte. Zusammenfassend liefert die vorliegende Studie Hinweise darauf, dass Tregs eine bedeutende Rolle in der Pathogenese der atopischen Dermatitis spielen. Die zugrundeliegenden Mechanismen allerdings müssen in weiteren Studien untersucht und identifiziert werden, um sie zukünftig als Angriffsziel therapeutischer Ansätze nutzen zu können. / Children in Australia and around the world suffer a significant health burden due to atopic disease. The most prevalent allergic disorder in children is atopic dermatitis (AD). AD reflects an abnormal immune response to environmental antigens, which is mainly induced by T lymphocytes. There is evidence that these T lymphocytes are tightly controlled by a subset of T cells, known as T regulatory cells (T regs). Functional analysis indicates that T regs actively suppress the immune response. Phenotypically, T regs are characterized by surface expression of CD4 and CD25 and intracellular expression of the transcription factor Foxp3. In our study we analysed T regs numbers and functions and phenotype in AD patients. our findings indicate a higher number of T regs in children suffering form atopic Dermatitis than in healthy controls however with limited suppressive capacities.

Jährlich gehen ca. 164000 Todesfälle (WHO, 2008) auf eine Infektion mit Masernviren (MV) zurück. Die Hauptursache für den tödlichen Verlauf der Krankheit ist die MV-induzierte Immunsuppression, deren zugrunde liegende Mechanismen noch nicht völlig aufgeklärt sind. Es gibt Hinweise darauf, dass MV einerseits die Funktionalität von T-Zellen beeinträchtigt, indem es die Aktindynamik behindert, und andererseits dendritische Zellen (DC) infiziert, was dazu führt, dass sie T-Zellen nicht mehr vollständig aktivieren können. Während der Entwicklung bzw. des Wachstums von Neuronen kommt es zum Kollaps wachsender Dendriten, wenn Semaphorine (insbesondere SEMA3A) an den Rezeptor Plexin-A1 (plexA1) und seinem Korezeptor Neuropilin-1 (NP-1) binden. Dieser Kollaps wird durch interferenz mit der Aktindynamik verursacht. In dieser Studie wurde die Funktion dieser drei Moleküle in Immunzellen bzw. ihre Rolle in der MV-induzierten Immunsuppression untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass plexA1 eine wichtige Komponente der humanen immunologischen Synapse (IS) ist. Nach CD3/CD28-Ligation kommt es zur transienten Translokation zur T-Zelloberfläche und zur Akkumulation an der Kontaktfläche zwischen T-Zelle und DC bzw. α-CD3/CD28 beschichteten Mikropartikeln. Wird die plexA1-Expression inhibiert (RNAi) oder die plexA1-Funktion gestört (exogenes Blockieren oder Expression einer dominant negativen Mutante), ist die T-Zellexpansion reduziert. Nach MV-Exposition ist die Translokation von plexA1 und NP-1, ebenfalls einem wichtigen Bestandteil der immunologischen Synapse, zur Kontaktfläche auf T-Zellseite gestört. Des Weiteren behindert eine MV-Infektion den plexA1/NP-1-Metabolismus in reifenden DC und führt zusätzlich zu einer frühen und starken Ausschüttung von SEMA3A durch DC, insbesondere in Gegenwart allogener T-Zellen. Durch rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen wurde gezeigt, dass SEMA3A einen transienten Verlust aktinbasierter Zellfortsätze bei T-Zellen zur Folge hat. Zusätzlich reduziert SEMA3A das chemotaktische Migrationsverhalten von DC und T Zell und die Frequenz ihrer Konjugat-Bildung. Zusammenfassend stellt sich die Situation so dar, dass MV die Semaphorinrezeptorfunktion zum einen dadurch beeinträchtigt, dass es die Rekrutierung der Rezeptoren zur IS verhindert und zum anderen zur verfrühten Ausschüttung des kollapsinduzierenden Liganden SEMA3A führt. Beide Phänomene könnten einen wichtigen Beitrag zur MV-induzierten Immunsuppression leisten. / Measles virus (MV) infection causes approximately 164,000 deaths per year worldwide (WHO, 2008). The main cause of death is MV-induced immunosuppression but the underlying mechanisms are not fully understood. It has been suggested that MV renders T cells dysfunctional by disrupting the integrity of actin dynamics while MV infection of dendritic cells results in their inability to sustain T cell activation. During neuronal development, semaphorins (SEMAs), especially SEMA3A, induce a collapse of growing dendrites via the binding to plexin-A1 (plexA1) and its coreceptor neuropilin-1 (NP-1). The collapse results from a disruption of actin dynamics. In this study, the roles of these three molecules were investigated in human immune cells and their possible role in MV induced immunosuppression. The present data have shown that plexA1 is an important component of human immunological synapse (IS). It translocated transiently to the surface of T cells after CD3/28 ligation and accumulated at the stimulatory interface between T cells and DCs (or CD3/28 coated beads). When plexA1 expression was inhibited (RNAi) or its function was disrupted (exogenous blocking or dominant negative expression), T cell expansion was reduced. Upon MV exposure, translocation of plexA1 and NP-1, another important component of IS, towards the stimulatory interface in T cells was abrogated. Moreover, MV infection interfered with plexA1/NP-1 turnover in maturing DCs and promoted early and substantial release of SEMA3A from these cells, particularly in the presence of allogenic T cells. As revealed by scanning electron microscopy, the release of SEMA3A caused a transient loss of actin-based protrusions on T cells. SEMA3A affected chemotactic migration of T cells and DCs, and reduced formation of allogenic DC/T cell conjugates. In conclusion, MV targeted SEMA receptor function both by disrupting their recruitment to the IS and by promoting a premature release of their repulsive ligand, SEMA3A. Both of which could contribute to MV-induced immunosuppression.

The present investigation report a protocol to obtain dendritic cells (DC) that protects mice against fatal leishmaniasis. DC were generated from bone marrow precursors, pulsed with leishmanial antigen and activated with CpG oligodeoxinucleotides. Mice that were vaccinated with these cells were strongly protected against the clinical and parasitological manifestations of leishmaniasis and developed a Th1 immune response. protection was solid and long-lasting, and was also dependent of the via of administration. Whe the mechanism of protection was studied, it was observed that the availability of the cytokine interleukin-12 at the time of vaccination was a key requirement, but that the source of this cytokine is not the donor cells but unidentified cells from the recipients. / En esta tesis se reporta un prtocolo para obtener celulas dendriticas (CD) que inducen una respuesta protectora contra la leishmaniasis en ratones susceptibles. Las CD se generaron de precursores de medula osea, se pulsaron con antigeno de Leishmania y se activaron con oligonucleotidos que contienen motivos CpG. Cuando los ratones se vacunan con estas celulas se observa una fuerte proteccion clinica y parasitologica contra la leishmaniasis. Los ratones se protegen debido a que desarrollan una respuesta inmune de tipo Th1, en contraste con la respuesta Th2 desarrollada por los ratones control. La proteccion fue solida y duradera y fue dependiente de la via de administracion de las CD. Cuando se estudio el mecanismo de proteccion, se encontro que se requiere la presencia de la citokina interleukina 12 en el momento de la vacunacion, y que la fuente de esta citokina no son las celulas donadoras, sino celulas de los ratones recipientes.

Listeria monocytogenes, ein Gram-positives, fakultativ intrazelluläres Bakterium, kann bei immunsupprimierten Menschen schwere Infektionen des Zentralnervensystems auslösen. In Folge seines ubiquitären Vorkommens, sowie seiner hohen Resistenz gegenüber Lebensmittel-Konservierungsmethoden besteht ein großes Interesse an seiner raschen Identifizierung und Differenzierung gegenüber den apathogenen Spezies seiner Gattung. Sein P60 als essentielles Housekeeping-Gen bietet sich auf Grund der zwischen den einzelnen Spezies konservierten und variablen Bereiche für die Etablierung gattungs- und speziesspezifischer Nachweissysteme an. Mit Hilfe des EPITOP-SPOT-Mappings wurde eine Immunogenitätskarte des P60 von L. innocua bzw. L. monocytogenes erstellt, P60-spezifische CD4-T-Zellinien charakterisiert und das Epitop eines dieser T-Zellklone exakt bestimmt. Transferexperimente mit diesen T-Zelllinien und Boosterinfektionen mit L. monocytogenes bzw. L. innocua zeigten, dass L. innocua alleine zwar nicht in der Lage ist, einen Immunschutz gegen L. monocytogenes zu etablieren, diesen jedoch in vitro und in vivo erhalten kann, indem es durch kreuzreaktive Epitope Gedächtnis-T-Zellen stimuliert. Die in vitro-Transkription von Phly, PplcA und PactA erfolgt strikt PrfA-abhängig, während Piap, PprfA1/2 und - unerwarteter Weise - auch Pmpl PrfA-unabhängig transkribiert werden. Sie erfolgt - ausgenommen bei PprfA - nur bei ausreichender Verfügbarkeit von ATP nicht jedoch GTP. Um eine effiziente Transkription zu gewährleisten, müssen die ersten drei initiierenden Nukleotide in höherer Konzentration vorliegen. Die verschiedenen, über eine Heparinsäule aufgetrennten RNAP-Fraktionen von L. monocytogenes zeigten je nachdem, ob die Kulturen einer Hitzeschockbehandlung bei 48°C (RNAP48) ausgesetzt, in MEM geshiftet (RNAPMEM) oder aber direkt aus dem BHI-Medium (RNAPBHI) geerntet wurden, mit den oben genannten Promotoren unterschiedliche Aktivitätsprofile. Demnach benötigen actA und hly für ihre optimale Transkription womöglich einen alternativen Sigmafaktor (als Sigma-43). / Listeria monocytogenes, a Gram positive, optionally intracellular bacterium is capable of causing heavy infections of the central nervous system in immunocompromised humans. Due to its ubiquitous occurrence, as well as its high resistance to preservation methods there is a great interest in its rapid identification and differentiation towards the apathogenen species of Listeria. Due to the preserved and variable domains P60 as an essential housekeeping gene represents a promising target in order to establish ge-nus- and species-specific detection systems. An immunogenic map of the P60 of L. innocua and L. monocytogenes was generated by EPITOP-SPOT-mapping. Furthermore CD4-T-cells specific for P60 were hereby characterized and for one of them the epitope was exactly determined. Transfer experiments with these T-cells and booster infections with L. monocytogenes and/or L. innocua showed that L. innocua alone is not capable of establishing an immune protection against L. monocytogenes, while in vitro and in vivo it was sufficient to maintain an existing immunity through stimulating memory T-cells by cross-reactive epitopes. In vitro-transcription from Phly, PplcA and PactA occurs strictly PrfA-dependent while that of Piap, PprfA1/2 and, unexpectedly, also from Pmpl is PrfA-independent. It requires – except with PprfA - high concentrations of ATP but not GTP. In order to ensure an efficient tran-scription, the first three initiating nucleotides have to be available in higher concentration. RNAP separated over a heparin column after preparation from L. monocytogenes either exposed to heat shock treatment at 48°C (RNAP48), shifted to MEM (RNAPMEM), or cultured directly in BHI (RNAPBHI) showed different activity profiles with the promoters mentioned above. Therefore actA and hly may require an alternative sigma factor (not Sigma-43) for their optimal transcription.

Dendritische Zellen stellen ein essentielles Bindeglied zwischen angeborener und adaptiver Immunität dar. Sie stammen aus dem Knochenmark und bilden ein Netzwerk von heterogenen Zellpopulationen. In peripheren Geweben liegen sie als unreife Zellen mit einem hohen Potential zur Aufnahme und Prozessierung von Mikroorganismen vor. Nach der Aufnahme von eindringenden Mikroorganismen beginnen dendritische Zellen jedoch, sich von einem prozessierenden in ein präsentierendes Stadium zu differenzieren, und wandern zu den sekundären lymphatischen Organen, um dort den naïven T-Zellen die mikrobiellen Antigene zu präsentieren. Die gerichtete Wanderung von dendritischen Zellen ist hierbei ein zentraler Bestandteil der immunstimulatorischen und -modulatorischen Funktion dieser Zellen. Eine essentielle Rolle bei diesem Migrationsverhalten spielen chemotaktische Zytokine (Chemokine). Chemokine sind Proteine mit einem niedermolekularen Gewicht (8-10 kDa), welche anhand ihres strukturellen Cysteinmotifs in vier Gruppen unterteilt und entweder als CXC-, CC-, C- und CX3C- Chemokine oder als &#945;-, &#946;-, &#948;- und &#947;-Chemokine bezeichnet werden. Arbeiten der eigenen Arbeitsgruppe am Modell der kutanen Leishmaniose haben jedoch gezeigt, dass die Funktion von Chemokinen weitaus mehr umfasst, als lediglich die zielgerichtete Steuerung der Migration immunologisch wichtiger Zellen. So konnte in diesen Studien nicht nur gezeigt werden, dass das Muster der Expression von Chemokinen mit der Schwere des Krankheitsbildes korreliert, sondern auch, dass das Chemokin CCL2/MCP-1 in der Lage ist, einen direkten Einfluss auf die intrazelluläre Erregerabwehr zu nehmen. Diese Arbeiten bezogen sich jedoch auf humane Hautbiopsien und aus Humanblut isolierten Zellen. Eine detaillierte Analyse des Infektionsverlaufes unter definierten Bedingungen (konstante Infektionsdosis und -art, kontrollierte Infektionsdauer, Verwendung von klonierten Parasiten, einheitlicher genetischer Hintergrund des Wirts) ist bei Patienten jedoch nicht möglich. Deshalb wurde die experimentelle Leishmanieninfektion von Inzuchtmäusen (suszeptible BALB/c- und resistente C57BL/6-Mäuse) herangezogen, um die Kinetik der Chemokinexpression und deren Korrelation mit dem Verlauf der kutanen Leishmaniose zu bestimmen. Die Arbeiten dieser Doktorarbeit zeigen erstmals, dass ebenso wie im humanen System bei der experimentellen Leishmaniose in der Maus die Fähigkeit zur Abwehr dieses Erregers mit einer verstärkten Expression von CCL2/MCP-1 in der infizierten Haut korreliert. Des Weiteren konnte zwar eine CCL2/MCP-1-induzierte leishmanizide Wirkung in murinen Makrophagen festgestellt werden, ein vergleichbarer Effekt blieb bei Langerhans-Zellen, den dendritischen Zellen der Haut, jedoch aus. Weiterhin sollte der Einfluss einer Leishmanieninfektion auf das CCL2/MCP-1- induzierte Wanderungsverhalten von Langerhans-Zellen untersucht werden, da aus der Literatur bekannt ist, dass das Chemokin CCL2/MCP-1 die Migration dendritischer Zellen induziert. Die Studien der Doktorarbeit ergaben hierbei, dass eine Infektion mit Leishmania major zu einer signifikanten Verminderung der durch CL2/MCP-1 oder CCL3/MIP-1&#945; induzierten Migration von Langerhans-Zellen führt. Eine mögliche Ursache für dieses Resultat war hierbei in dem Einfluss einer Infektion mit Leishmanien auf die Expression von Chemokinrezeptoren in dendritischen Zellen zu finden. Anschließende Untersuchungen der mRNA-Expression dieser Rezeptoren konnten diese Vermutung bestätigen. So wurde nach einer Infektion von dendritischen Zellen mit L. major eine Reduktion der mRNA-Expression der Chemokinrezeptoren CCR2 und CCR5 festgestellt. Anschließende FACS-Analysen und Studien mit Hilfe des konfokalen Lasermikroskops führten zu einem ähnlichen Resultat. Interessanterweise bewirkt die Infektion mit L. major andererseits eine Hochregulation der mRNA-Expression von CCR7 in dendritischen Zellen. Von diesem Rezeptor ist bekannt, dass er die Chemokine CCL19/MIP-3&#946; und CCL21/6Ckine, welche im Lymphknoten konstitutiv exprimiert werden, mit großer Affinität bindet und für die zielgerichtete Migration dendritischer Zellen in dieses Organ essentiell ist. Weitere Versuche ergaben zudem eine verstärkte CXCL10/IP-10-mRNA-Expression in dendritischen Zellen aus L. major-resistenten C57BL/6-Mäusen, welche bei dendritischen Zellen aus BALB/c-Mäusen nicht festgestellt worden ist. Zusammenfassend konnte in dieser Doktorarbeit gezeigt werden, dass eine Infektion dendritischer Zellen mit L. major sowohl bei suszeptiblen als auch bei resistenten Mäusen zu einer Modulation der Expression von Chemokinrezeptoren führt, die sowohl für die Lokalisation der Zellen in den entzündeten Hautarealen verantwortlich sind (CCR2 und CCR5), als auch ihre Wanderung in die Lymphknoten steuern CCR7). Darüber hinaus lässt die wirtsspezifische Modulation des Chemokins CXCL10/IP-10 in resistenten Tieren vermuten, dass sie zur Kontrolle der Infektion beiträgt. / Dendritic cells (DC) represent an essential link between innate and adaptive immunity. DC are bone marrow-derived and form a network of heterogeneous cell populations. In peripheral tissue they are in an immature state, with a high potential for taking up and processing microorganisms. After taking up invading pathogens, DC differentiate from a “processing” into a “presenting” stage, while migrating to the secondary lymphoid organs in order to present microbial antigens to naïve T cells. The directed migration of dendritic cells is a central component in the immunostimulatory and modulatory function of these cells. Chemotactic cytokines (chemokines) are critical for these migratory pathways. Chemokines are proteins of low molecular weight (8-10 kDa) and can be classified into four groups on the basis of a cysteine structural motif, known as either the CXC, CC, C and CX3C or the &#945;, &#946;, &#948; and &#947; subfamilies. Studies using the model of cutaneous leishmaniasis have shown, however, that the function of chemokines is much wider than only to control the migratory pathway of immunologically relevant cells. These previous studies demonstrated not only the correlation between the chemokine expression pattern and the course of the infection, but also the direct influence of the chemokine CCL2/MCP-1 on the intracellular defence of pathogens. However, these studies were based on skin lesions from patients and human monocytes. A more detailed analysis of the infection process under more defined conditions (constant infection dose, defined duration of infection, use of cloned parasites, uniform genetic background of the host) is not possible with human material. Therefore, the experimental Leishmania model with inbred mice (susceptible BALB/c and resistant C57BL/6 mice) was used to determine the kinetics of the chemokine expression and their correlation with the course of cutaneous leishmaniasis. The studies of this work demonstrated for the first time that the expression of CCL2/MCP-1 during experimental infection with Leishmania major in mice correlates with the capability to control this pathogen. Moreover, a CCL2/MCP-1 induced leishmanicidal effect on murine macrophages could be determined, but a comparable effect was not observed with Langerhans cells, the dendritic cells of the skin. Furthermore, in this work the influence of an infection with Leishmania on the CCL2/MCP-1-induced migration of Langerhans cells were examined, since it is known from the literature that CCL2/MCP-1 induces dendritic cell migration. The studies of this work demonstrated that an infection of Langerhans cells with L. major leads to a significant reduction of the CCL2/MCP-1- or CCL3/MIP-1&#945;-induced migration rate of these cells. A possible reason for this result may be the influence of an infection with Leishmania on the chemokine receptor expression by dendritic cells. Further investigations of the mRNA expression of these receptors could confirm this assumption. They demonstrated reductions in the mRNA expression of the chemokine receptors CCR2 and CCR5 after an infection of dendritic cells with L. major. Moreover, FACS analysis and studies using confocal laser microscopy led to similar results and showed that the L. major-induced alterations in mRNA expression correlate with those at the protein level. Interestingly, a strong upregulation of CCR7 mRNA expression could be detected after infection of dendritic cells. This receptor is well known for binding the chemokines CCL19/MIP-3&#946; and CCL21/6Ckine, which both are constitutively expressed on the lymph node, with high affinity. Moreover, this receptor is essential for a directed movement of dendritic cells to that organ. Further studies also showed an upregulation of the CXCL10/IP-10-mRNA expression in dendritic cells from L. major-resistant C57BL/6 mice, whereas it could not be detected in dendritic cells from susceptible BALB/c mice. In summary, this work demonstrated that an L. major-infection of dendritic cells from resistant mice as well as susceptible mice leads to a modulation in the expression of chemokine receptors that are responsible for the localisation of those cells into the inflammatory tissue (CCR2 and CCR5) and the migration of dendritic cells to the lymph node (CCR7). Moreover, the host-specific modulation of the chemokine CXCL10/IP-10 in resistant animals seems to play a role in the control of the infection.

Eine Infektion durch das ausschließlich human-spezifische Pathogen Neisseria gonorrhoeae manifestiert sich bei einer symptomatischen Kolonisierung in der sog. Gonorrhö, einer venerischen Erkrankung, die durch akute Inflammation des befallenen Gewebes und durch die massive Infiltration von Granulozyten charakterisiert ist. Die Gonokokken können im Verlauf einer symptomatischen Infektion über ihre OpaCEA-Adhäsine mit CEACAM Proteinen unterschiedlicher Wirtszellen interagieren. In der vorliegenden Doktorarbeit sollten anhand verschiedener zellbiologischer, biochemischer und genetischer Methoden die molekularen Vorgänge während der OpaCEA-Gonokokken-Phagozyten-Interaktion untersucht werden. Der Kontakt von OpaCEA-Gonokokken mit primären Granulozyten induziert die Formation von Lamellipodien-ähnlichen Membranausstülpungen und führt zur CEACAM-abhängigen Phagozytose der OpaCEA Gonokokken. Schon in früheren in vitro Versuchen konnte die Reorganisation des Zytoskeletts und die Opsonin-unabhängige, CEACAM-vermittelte Aufnahme OpaCEA-exprimierender Gonokokken in differenzierte promyelomonzytären Zellen und Granulozyten mit der Stimulation von Kinasen der Src-Familie und der GTPase Rac in Verbindung gebracht werden. Erste in vitro Infektionsversuche mit CEACAM-exprimierenden 293 Zellen, in denen pharmakologische oder genetische Inhibitoren gegen Kinasen der Src-Familie eingesetzt wurden, deuteten darauf hin, dass ausschließlich die CEACAM3-vermittelte Internalisierung der Gonokokken die katalytische Aktivität von Kinasen der Src-Familie benötigt. Dies konnte auch in CEACAM3-exprimierenden, Src-Kinase defizienten Maus-Fibroblasten bestätigt werden, da nur c-Src rekonstituierte Zellen OpaCEA Gonokokken internalisieren. Die Adhäsion der OpaCEA Gonokokken an CEACAM3 induziert eine Src-abhängige Tyrosinphosphorylierung der zytoplasmatischen CEACAM3-Domäne und die Kinase selbst kann über ihre SH2-Domäne direkt an das phosphorylierte CEACAM3 binden. Auch die Stimulation der GTPase Rac verläuft über das CEACAM3 Protein, da die Expression einer dominant negativen Version der Rho GTPase ausschließlich mit der CEACAM3-, aber nicht mit der CEACAM6-abhängigen Internalisierung der OpaCEA Gonokokken interferiert. Zudem induziert nur die CEACAM3-vermittelte Aufnahme die Rekrutierung und GTP-Beladung des endogenen Rac. Eine zentrale Rolle dabei spielt die Integrität der ITAM-ähnlichen Sequenz von CEACAM3. Die Mutation beider Tyrosinreste innerhalb der ITAM-ähnlichen Sequenz oder die komplette Deletion der zytoplasmatischen Domäne inhibieren die CEACAM3-vermittelte Rac-Stimulation und blockieren die Internalisierung der OpaCEA Gonokokken. Aber nicht nur OpaCEA Gonokokken interagieren mit CEACAM3, sondern auch die CEACAM-bindenden Adhäsine von Moraxella catarrhalis und Haemophilus influenzae führen zur Rac-Stimulation und damit zur Internalisierung der Pathogene. Im letzten Teil der Arbeit konnte das molekulare Bindeglied zwischen der CEACAM3-induzierten Signalkaskade und der Stimulation der kleinen GTPase Rac identifiziert werden. Das Vav Protein fungiert dabei als GEF für die kleine GTPase Rac. Eine dominant negative Version von Vav oder eine spezifische Vav-siRNA inhibieren die CEACAM3-vermittelte Aufnahme von OpaCEA-Gonokokken bzw. die GTP-Beladung von Rac. Interessanterweise bindet das Vav Protein über seine SH2 Domäne direkt an CEACAM3 und zwar nach Phosphorylierung durch aktive Src Kinasen an den Tyrosinrest 230 der ITAM-ähnlichen Sequenz. Die distinkte CEACAM3-induzierte Signalkaskade erlaubt es, die Bedeutung von CEACAM3 für die Phagozytose CEACAM-bindender Pathogene auch in primären Granulozyten zu untersuchen. Interessanterweise inhibiert PP2 die Aufnahme der Gonokokken dosisabhängig, wohingegen die Blockade der CEACAM1- bzw. CEACAM6-vermittelten Internalisierung der Gonokokken durch Nystatin keine Auswirkungen zeigt. Auch die Proteintransduktion der dominant-negativen Version von Vav (TAT-Vav-dn) bzw. Rac (TAT-Rac-dn) in primäre Granulozyten interferierte effektiv mit der Phagozytose der OpaCEA Gonokokken. Dementsprechend verhindert ausschließlich die Blockade der CEACAM3-vermittelten Phagozytose, aber nicht der CEACAM1- bzw.CEACAM6-vermittelten Aufnahme durch monoklonale Antikörper die Internalisierung bzw. die Elimination von CEACAM-bindenden Pathogenen. Diese Arbeiten beschreiben das exklusiv auf Granulozyten exprimierte CEACAM3 Protein als einen neuen gegen CEACAM-bindende Erreger gerichteten phagozytischen Rezeptor der angeborenen Immunantwort. / The exclusivley human specific pathogen Neisseria gonorrhoeae is the causative agent of gonorrhoea a veneric disease characterized by an acute inflammation of infected area and a massive infiltration of granulocytes. During an acute, symptomatic gonorrhoeae the pathogen is able to interact with CEACAM proteins of different cells by the means of their so called OpaCEA-adhesins. In this doctaral thesis the pathogen-phagocyte-interaction was to be investigated by cell biology, biochemical and genetical methods. The contact of OpaCEA-expressing gonococci with primary granulocytes induces ruffling of the membrane and lammelipodia-like protrusion finally leading to the CEACAM-dependent phagocytosis of the pathogenic bacteria. Earlier infection-studies with pro-myelomonocytic cells were able to show that the phenotypic cytoskeleton rearrangement and the internalisation of gonococci was dependet on the stimulation of Src-family kinases and the small GTPase Rac. Initial in vitro infection studies with transiently transfected human epithelial 293 cells showed that exclusively CEACAM3-mediated internalisation of OpaCEA-expressing gonococci depends on the catalytic activity of Src-family kinases. This was further corroborated by infecting CEACAM3-expressing, genetic manipulated S-/Y-/F--deficient mouse fibroblasts with gonococci, as only cells reconstituted with c-Src were able to internalise OpaCEA-expressing gonococci. Bacterial ligation of CEACAM3 leads to Src-family kinase dependent tyrosin phosphorylation within the cytoplasmatic-tail of CEACAM3 and on the molecular level the kinase itself is able to directly interact with phosphorylated CEACAM3 via its SH2-domain. Accordingly, stimulation of the small GTPase Rac is connected to bacterial CEACAM3 ligation, as expression of a dominant negative Rac constructs only interferes with CEACAM3, but not with CEACAM6 mediated internalisation of gonococci. In addition recruitment of Rac to adhering bacteria and Rac stimulation is dependent on CEACAM3 mediated uptake and expression of the OpaCEA-adhesins. A critical part of CEACAM3 mediated signal transduction turned out to be it’s ITAM like sequence. Either mutation of both tyrosine residues or deletion of the whole cytoplasmatic tail inhibited CEACAM3-mediated Rac stimulation and accordingly internalisation of OpaCEA-expressing gonococci. However CEACAM3-mediated internalisation is not restricted to gonococci as CEACAM-binding Moraxella catarrhalis and Haemophilus influenzae also stimulate Rac-GTP-loading while taken up via CEACAM3. In the last part of the doctoral thesis I was able to identify the molecular link between Rac stimulation and bacterial CEACAM3 engagement. Vav serves as a specific GEF towards the stimulation of the small GTPase Rac, as a dominant negative version of Vav or a specific Vav-siRNA blocks CEACAM3-mediated uptake of OpaCEA-expressing gonococci and GTP-loading of Rac respectively. Vav directly binds to CEACAM3 via it’s SH2 domain leading to a CEACAM3-Vav protein complex after phosphorylation of tyrosinresidue 230 of CEACAM3. by stimulated Src-family kinases. The uniqueness of CEACAM3-initiated signal transduction provided a method to identify it’s relevance during phagocytosis of CEACAM binding bacteria in primary human granulocytes. Especially the pharmacological inhibitor PP2 interferes in a concentration dependent manner with the uptake of gonococci in granulocytes while Nystatin which inhibits CEACAM1 and CEACAM6 dependent internalisation in vitro has no effect on bacterial uptakte in human granulocytes. Accordingly, interference of CEACAM3 mediated stimulation of Vav (TAT-Vav-dn) or Rac (Tat-Rac-dn) inhibited uptake of OpaCEA-gonococci into primary cells. In addition a CEACAM3-specific but not a CEACAM1 or CEACAM6 specific monoclonal antibody inhibited internalisation and elimination of CEACAM-binding bacteria. Therefore, the results presented in this doctoral thesis describe CEACAM3 which is exclusively expressed on human granulocytes as a novel single-chain phagocytic receptor of the innate immune system.

With the progress in sequencing of the honey bee genome new data become available which allows the search and identification of genes coding for homologous proteins found in other organism. Two genes coding for c-type lysozymes were identified in the genome of A. mellifera through an online-based BLAST search. Expression of both intron-less genes seems not to be under the regulatory control of either of the two pathways involved in humoral insect immunity, i.e. Toll and Imd, since no NF-&#954;B transcription factor binding sites are found upstream of the genes. The encoded Lys-1 and Lys-2 are 157 and 143 amino acid long, respectively, and share a sequence similarity of 90%. Further in silico analysis revealed a signal peptidase cleavage site at the N-terminus of each amino acid sequence, strongly suggesting a secretion of the enzymes into the surrounding environment of the producing cells. Sequence alignments of both amino acid sequences with other c-type lysozymes identified the highly conserved active site glutamic acid (Glu32) as well as eight highly conserved cysteine residues. However, an important aspartic acid (Asp50) in the active site that helps to stabilize a substrate intermediate during catalysis is replaced by a serine residue in the lysozymes of A. mellifera. The replacement of the active site aspartic acid in the honey bee lysozymes suggests a different catalytic mechanism and/or a different substrate-specificity in respect to other c-type lysozymes. Furthermore, 3D-models of Lys-1 and Lys-2 were generated based on the sequence similarity of A. mellifera lysozymes with other c-type lysozymes. The published 3D structure of the lysozyme from the silkmoth Bombyx mori, which shares the highest sequence similarity of all available structures with A. mellifera lysozymes, was used as template for the construction of the 3D-models. The models of Lys-1 and Lys-2 suggest that both enzymes resemble, in large part, the structure of B. mori lysozyme. In order to identify the set of AMPs in the hemolymph of A. mellifera, hemolymph of immunized bees was analyzed. Applying SDS-polyacrylamide gel electrophoresis and mass spectrometry on hemolymph from immunized bees, three out of the four peptides were identified, i.e. abaecin, defensin 1 and hymenoptaecin. Furthermore, Lys-2 was identified in the hemolymph by mass spectrometry, conclusively demonstrating the presence of a lysozyme in the hemolymph of A. mellifera for the first time. However, the protein levels of Lys-2 were not affected by bacterial injection, suggesting that the gene expression of the putative antibacterial protein is not under the regulatory control of the Imd and/or Toll pathway. Besides the abovementioned antimicrobial peptides, the 76 kDa large transferrin was also identified. Transferrin is an iron-binding protein that has been implicated in innate immunity in the honey bee. Furthermore, the effect of pathogenic dose, the timeline of peptide induction and the age-related accumulation of the aforementioned AMPs were studied. The intensity of expression of the antimicrobial peptides, abaecin, defensin 1, and hymenoptaecin as well as transferrin increased proportionally with the amount of bacteria injected into the hemocoel. No such effect was observed for the protein levels of Lys-2. Furthermore, up-regulation of the three antibacterial peptides and transferrin was observed within the first 24 h following infection with E. coli (gram-). Infection with the gram+ bacterium Micrococcus flavus resulted in high and moderate protein levels for transferrin and abaecin, respectively, whereas hardly any accumulation of hymenoptaecin was observed, indicating that the gene expression of abaecin and transferrin is somehow positively correlated, and would suggest a shared regulatory pathway that differs from that of hymenoptaecin. Although bacterial infections didn’t seem to stimulate the production of Lys-2, different concentrations in the hemolymph were observed in bees of different ages, suggesting a correlation between the expression of Lys-2 and the age-related division of labor of adult worker honey bees, also known as age polyethism. The results further allow a proposed causal connection between the age-dependent accumulation of Lys-2 and the hemolymph titer of the gonotrophic hormone juvenile hormone, which is the “behavioral pacemaker” in adult honey bees. / Mit der fortschreitenden Sequenzierung des Bienengenoms werden staendig neue Daten zur Verfuegung gestellt, die eine gezielte Suche und Identifizierung von homologen Protein in der Honigbiene ermoeglichen. Mittels einer web-basierenden BLAST-Suche konnten im Genom zwei Gene identifiziert werden, welche fuer Lysozyme des C-typs kodieren. Genauere Untersuchung der Genloci konnten zeigten, dass beide Geneabschnitte keine Bindestellen fuer Transkriptionsfaktoren der NF-&#954;B-Familie aufweisen, und daher davon auszugehen ist, dass die Lysozyme-Gene nicht unter der Kontrolle der beiden regulatroischen Pathways Toll bzw. Imd, von denen man annimmt, dass sie die humorale Immunantwort regulieren, stehen. Die beiden Gene lyz1 und lyz2 kodieren ein 157 bzw. ein 143 Aminosaeure langes Protein, welche zu 90% sequenzielle Aehnlichkeiten aufweisen. Durch weitere in silico Analyse der Protein konnten an den N-termini Erkennungssignale der Signalpeptidase gefunden werden, welche darauf schliessen lassen, dass beide Lysozyme in die Zellumgebung sezerniert werden. Mittels Sequenzvergleiche beider A. mellifera Lysozyme mit anderen C-typ Lysozymen konnte die hochkonservierte und fuer den katalytische Aktivitaet essentielle Aminosaeure Glutamat 32 (Glu32), sowie acht konservierte Cysteine identifiziert werden. Erstaunlicherweise fehlt das fuer den katalytischen Mechanismus essentielle Aspartat 50 (Asp50), welches fuer die Stabilizierung von Intermediaerprodukten wichtig ist. In A. mellifera Lysozymen ist dieses Aspartat durch ein Serin substituiert, was darauf schliessen laesst, dass die beiden Enzyme einen anderen Mechanism und/oder eine andere Substratspezifitaet aufweissen als dies fuer die C-typ Familie der Fall ist. In diesem Zusammenhang wurde ein evolutionaerer Pathway vorgesschlagen, der eine moegliche Transition von Serin zu Aspartat erklaert. Schliesslich konnten aufgrund der Sequenzhomologien zu anderen C-typ Lysozyme und anhand von bestehende Strukturen, 3D-Strukturmodelle der beiden Lysozyme erstellt werde. Die Modelle haben gezeigt, dass die Struktur der beide Enzyme groessenteils den Strukturen andere C-typ Lysozyme gleicht. Zur Identifiezung vom AMPs in A. mellifera, wurde die Hemoplymphe immunisierte Bienen elektrophoretisch und massenspektrometrisch analysisiert. Die drei AMPs Abaecin, Defensin 1 und Hymenoptaecin konnten dabei verifiziert werden. Darueber hinaus wurde zum ersten Mal das Lys-2 in der Hemolymphe nachgewiessen. Anders als bei den drei Oben erwaehnten AMPs, wurde das Lys-2 jedoch nicht durch bakterielle Infektion induziert. Die konstitutive Expression des Lys-2 laesst darauf schliessen, dass es nicht, wie bereits erwaehnt, unter der Kontrolle der beiden immunspezifischen, regulatorischen Pathways Toll und Imd steht. Zusaetlich zu den AMPs wurde das 76 kDa grosse Transferrin, ein Eisen-bindendes Protein, identifiziert, welches eine Rolle in der angeborenen Immunitaet zugesprochen wird. Anhand der genauen Bestimmung der Peptide wurde desweiteren der Effekt der bakteriellen Dosis, der Zeitverlauf der Induktion und die alterabhaengige Induktion naeher untersucht. Die Intensitaet der Expression der AMPs Abaecin, Defensin 1 und Hymenoptaecin sowie Transferrin nahm proportional mit der Menge an injezierten Bakterien zu. Die Akkumulation von Lys-2 wurde dagegen nicht beeinflusst. Desweiteren konnte eine Hochregulierung der Expressionslevel der drei AMPs und Transferrin, nach erfolgter Infektion mit E. coli, innerhalb der ersten 24 Stunden beobachtet werden. Infektion mit dem gram+ Bakterium Micrococcus flavus resultiert dagegen in hoch bzw. moderate Expression von Transferin und Abaecin, jedoch war kaum ein Anstieg der Expression von Hymenoptaecin zu verzeichnen. Dies laesst daraus schliessen, dass die Expression von Abaecin und Transferrin positiv korreliert sind und spricht fuer einen gemeinsamen regulatorischen Pathway, der sich von dem des Hymenoptaecin unterscheidet. Trotz der Beobachtung, dass die Expression von Lys-2 nicht durch bakterielle Infection induziert wird, konnten unterschiedliche Expressionsmuster in Bienen unterschiedlichen Alters beobachtet werden, welche auf eine Korrelation zwischen der Expression des Lys-2 und der altersabhaengigen Arbeitsteilung adulter Honigbienen, dem sogenennten Alterspolythismus, schliessen lassen. Aufgrund dessen, koennte man einen kausalen Zusammenhang zwischen der alterabhaengigen Akkumulation des Lys-2 und dem Hemolymphtiter des gonotrophen Juvenilhormons, welches fuer die Verhaltensaenderung adulter Bienen verantwortlich ist, sehen.