Neisseria gonorrhoeae verursacht die sexuell übertragbare Krankheit Gonorrhoe und ist ein Typ-IV-Pili (Tfp) exprimierendes Bakterium, das den Urogenitaltrakt besiedelt. Frühe Infektionsstadien piliierter N. gonorrhoeae (P+GC) sind durch die Tfp-vermittelte Adhärenz an Wirtszellen gekennzeichnet, dann erfolgt die Bildung von Mikrokolonien auf Wirtszellepithelien. Hier wird gezeigt, dass die Wirtszellen an der effizienten Bildung der extrazellulären Mikrokolonien beteiligt sind. P+GC die fixierte Wirtszellen infizieren weisen eine verzögerte Mikrokoloniebildung gegenüber einer Infektion lebender Wirtszellen auf. Kortikales Aktin wird zusammen mit Signalproteinen innerhalb der Wirtszellen zu den adhärierten Bakterien rekrutiert, darunter das Hauptstrukturprotein von Caveolae-Membrandomänen, Caveolin-1 (Cav1). Eine Reduzierung der Expression von Cav1 führt zu einer verstärkten Aufnahme von P+GC in die Wirtszellen, wohingegen die Expression von Cav1 in Cav1-negativen Zellen eine Internalisierung verhindert. Internalisierte Bakterien weisen dabei geringere Überlebensraten auf je länger sie in den Wirtszellen verbleiben. Die Rekrutierung von Cav1 ist eine unmittelbare und kontinuierliche zelluläre Antwort auf eine Infektion mit P+GC, welche die Phosphorylierung von Cav1 an Tyrosin 14 bedingt. Zusätzlich erforderte die Cav1-vermittelte Blockierung der Internalisierung der Bakterien und die Verankerung von Cav1 mit dem Zytoskelett eine Tyrosinphosphorylierung von Cav1. Eine Analyse möglicher Interaktionspartner von phosphoryliertem Cav1 zeigte eine direkte Interaktion mit Vav2. Sowohl Vav2 als auch sein Substrat, die kleine GTPase RhoA, blockieren die Aufnahme von Bakterien in die in Wirtszellen. Die Aktivierung von RhoA nach P+GC Infektion erfordert die Expression von Cav1, was auf einen Cav1-Vav2-RhoA Signalweg hindeutet. Darüber hinaus wurden in dieser Arbeit sechs neue, eine SH2-Domäne-beinhaltende Interaktionspartner von phosphoryliertem Cav1 identifiziert. / Neisseria gonorrhoeae causes the sexually transmitted disease gonorrhea and colonizes mucosal epithelia of the human urogenital tract. The early stages of infection with piliated N. gonorrhoeae (P+GC) are characterized by Tfp-mediated adherence to host cells, followed by formation of bacterial microcolonies on the surface of host cells. This study provides evidence that host cell participation is required for the efficient formation of extracellular microcolonies during Neisseria infection. P+GC infecting fixed host cells demonstrate altered motility and delayed microcolony formation compared to infecting living host cells. Cortical actin and various signal transducing proteins are recruited to the site of bacterial attachment within host cells, one of them being the major structural protein of plasma membrane caveolae, Caveolin-1 (Cav1). Down-regulation of Cav1 results in increased uptake of P+GC into host cells whereas expression of the protein in Cav1-negative cells blocks bacterial internalization. Host cell entry results in decreased viability of internalized bacteria over time. Cav1 recruitment is demonstrated to be an immediate and continuous cellular response to P+GC infection that involves Cav1 phosphorylation on its tyrosine 14 residue. Prevention of bacterial uptake mediated by Cav1 as well as tight association of Cav1 with the cytoskeleton also requires tyrosine phosphorylation. A broad analysis of interaction partners of phosphorylated Cav1 revealed a direct interaction with the Rho-family guanine nucleotide exchange factor Vav2. Both Vav2 and its substrate, the small GTPase RhoA, are involved in preventing bacterial uptake and RhoA activation after P+GC infection requires Cav1 expression, thus providing evidence for a Cav1-Vav2-RhoA signaling cascade. Moreover, six novel SH2-domain containing interaction partners of tyrosine phosphorylated Cav1 have been identified, all of which have been implicated in modulating the cytoskeleton.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:HUMBOLT/oai:edoc.hu-berlin.de:18452/17144 |
| Date | 30 March 2012 |
| Creators | Böttcher, Jan Peter |
| Contributors | Meyer, Thomas F, Hacker, Jörg, Rudel, Thomas |
| Publisher | Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I |
| Source Sets | Humboldt University of Berlin |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | doctoralThesis, doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Rights | Namensnennung - Keine kommerzielle Nutzung - Keine Bearbeitung, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/de/ |
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