Charakterisierung des OmcB Adhäsins von Chlamydia pneumoniae

Die Dissertation „Charakterisierung des OmcB Adhäsins von Chlamydia pneumoniae“ wurde 2006 von Katja Mölleken an der Heinrich-Heine Universität Düsseldorf veröffentlicht.
Ein Adhäsin ist eine Substanz, die von einem Mikroorganismus produziert wird und diesem die Adhäsion an verschiedene menschliche Zellen erlaubt. Adhäsion kommt vom lateinischen adhaerere und bedeutet so viel wie anhaften. Das Protein OmcB (outer membrane complex protein B ) wurde in dieser Arbeit darauf hin untersucht, ob und wie es als Adhäsin („Haftsubstanz“) für C. pneumoniae an menschlichen Zellen dient.

Zusammenfassung der Dissertation

Chlamydien sind Gram-negative, obligat intrazelluläre Bakterien, die sich in einem einzigartigen biphasischen Lebenszyklus vermehren. Zu den human-pathogenen Vertretern dieser Spezies gehören Chlamydia pneumoniae und Chlamydia trachomatis. C. pneumoniae tritt als Erreger respiratorischer Erkrankungen wie Pneumonien und Bronchitis in Erscheinung und wird außerdem mit verschiedenen systemischen Erkrankungen wie Atherosklerose, reaktive Arthritis und Alzheimer in Verbindung gebracht. Der kausale Zusammenhang zwischen der C. pneumoniae Infektion und den systemischen Krankheitsbildern ist jedoch noch ungeklärt. Die verschiedenen C. trachomatis Serovare sind die häufigsten Erreger sexuell übertragbarer Erkrankungen mit weltweit 340 Millionen Infizierter. Neben Infektionen des Urogenital-Trakts, die zur Infertilität führen können, treten auch Augen-Infektionen auf, die bei Nichtbehandlung zur Erblindung führen. Über den primären Schritt der Infektion, die Adhäsion der Bakterien an die humane Zelle, ist wenig bekannt. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Identifizierung von chlamydialen Proteinen, die als Adhäsine im initialen Prozess der Infektion eine Rolle spielen.

Im ersten Teil wurde ein heterologes Hefe-Oberflächen-Präsentationssystem als funktionelles Testsystem zur Untersuchung adhäsiver Proteineigenschaften etabliert. Durch die Präsentation des bekannten bakteriellen Adhäsins Invasin auf der Hefezelloberfläche konnte dessen Adhäsion an humane Zellen studiert werden. Mit Hilfe des Hefe-Systems wurde schließlich die Adhäsion der Oberflächen-lokalisierten C. pneumoniae Proteine Momp, OmcB sowie GroEL-1 an humane Zellen untersucht. Während Momp keine adhäsiven Eigenschaften besitzt, konnte für OmcB und GroEL-1 gezeigt werden, dass sie signifikant an humane Zellen adhärieren.

Im Folgenden wurde die Adhäsion des C. pneumoniae OmcB Proteins an Glykosaminoglykane (GAGs) der Wirtszelle detailliert analysiert. Das OmcB Protein bindet über eine im N-Terminus identifizierte Domäne an GAG-Strukturen auf der humanen Zelloberfläche. Durch Mutationsanalysen konnte gezeigt werden, dass spezifische Aminosäuren innerhalb der Domäne für die GAG-vermittelte Adhäsion verantwortlich sind. Rekombinant hergestelltes OmcB Protein bestätigte die zuvor im Hefe-System festgestellten adhäsiven Eigenschaften des Proteins.

In weiterführenden Analysen konnte nachgewiesen werden, dass das OmcB Protein im Infektionsprozess von C. pneumoniae die Adhäsion der Chlamydien an die GAG-Strukturen auf den humanen Zellen vermittelt. Die Inhibierung der OmcB-Funktion durch die Vorbehandlung der chlamydialen Elementarkörperchen mit einem OmcB-spezifischen Antikörper oder durch die Vorinkubation der Humanzellen mit dem rekombinantem OmcB Protein, reduzierte signifikant die Infektivität der Chlamydien.

Im letzten Abschnitt der Arbeit wurden die OmcB Proteine der verwandten chlamydialen Spezies C. trachomatis Serovar LGV und E sowie C. psittaci Biovar GPIC untersucht. Für das OmcB Protein von C. trachomatis LGV und C. psittaci GPIC konnte gezeigt werden, dass sie ein ähnlichen Adhäsionsverhalten mit einer ähnlichen GAG-Spezifität wie das C. pneumoniae Protein aufweisen. Das OmcB von C. trachomatis Serovar E hingegen zeigte Unterschiede bezüglich der Adhäsionstärke und der GAG-Spezifität. In Analysen zur Aminosäuresequenz konnten die Unterschiede im Adhäsionsverhalten der beiden C. trachomatis Proteine anhand eines Aminosäureaustausches und den potentiellen Änderungen in der Sekundärstruktur festgemacht werden.

Die vorliegenden Daten belegen, dass das OmcB Protein als chlamydiales Adhäsin für die Bindung der Bakterien an die eukaryotische Wirtszelle wichtig ist. Dabei bindet OmcB je nach Chlamydien-Art an unterschiedliche GAGs und trägt wahrscheinlich zum Zelltropismus der verschiedenen Spezies bei.

Die vollständige Doktorarbeit zum Chlamydia pneumoniae OmcB Ahäsin finden Sie hier.