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Spezifische Schwerpunkte

Helicobacter pylori Adhärenz und Signaltransduktionsmechanismen bei Magenepithelzellen

Mechanismen der Protein-Translokation durch das H. pylori cag-T4SS

Interaktion des vakuolisierenden Cytotoxin (VacA) mit seinem Rezeptor, Mechanismus der Aufnahme und Immunmodulation.

Rolle der Typ 4 Sekretionssysteme und Mechanismus des DNA Transfer in H. pylori durch natürliche Transformation und Konjugation.

Untersuchung von H. pylori Virulenzmechanismen im Tiermodell der Mongolischen Wüstenrennmaus

Helicobacter pylori Adhärenz und Signaltransduktionsmechanismen bei Magenepithelzellen

Helicobacter pylori zeigt eine bemerkenswert spezifische Adhärenz an Magenepithelzellen in vivo. Dabei spielen eine Vielzahl an Adhäsinen eine Rolle, wie z.B. BabA, SabA, OipA und AlpAB, die alle zu der großen Gruppe der äußeren Membran-Proteine (OMPs) von H. pylori zählen. BabA bindet an das Lewis b Blutgruppenantigen (Leb), während SabA an sialylierte Glykoproteine bindet. Für OipA und AlpAB sine keine Rezeptoren bekannt. Wir untersuchen die Rolle der Adhäsine und anderer OMPs für die Etablierung und die Persistenz einer Infektion des Magendarmtraktes. Die Vorgänge der Signaltransduktion, induziert durch bakterielle Bindung an Magenepithelzellen und die Identität der involvierten Rezeptoren werden analysiert. Wir benutzen in vitro und in vivo Adhärenzmodelle, wie z.B. Magenepithelzellinien, menschliche Magenepithel-Gewebeschnitte und das Tiermodell der Wüstenrennmaus (Meriones unguiculatus).

Mechanismen der Protein-Translokation durch das H. pylori cag-T4SS

Das H. pylori cag-T4SS ist eine komplexe molekulare Maschine, die aus einem Membran-überspannenden Transportkanal und einem Oberflächen-Pilus besteht, der dazu bestimmt ist, das bakterielle Protein CagA in Magenzellen zu transportieren. Die Translokation von CagA ist abhängig von einem beta-1 Integrin Rezeptor auf der Zelloberfläche. In diesem Projekt versuchen wir, die einzigartige, komplexe Interaktion zwischen Komponenten des H. pylori cag-T4SS mit dem beta-1-Integrin Rezeptor aufzuklären, um den molekularen Mechanismus der Protein Translokation zu verstehen. Dafür benutzen wir spezielle H. pylori Mutanten, Methoden zur Bestimmung der Protein-Protein-Interaktion, andere biochemische Methoden und neuartige mikroskopische Techniken.

Interaktion des vakuolisierenden Cytotoxin (VacA) mit seinem Rezeptor, Mechanismus der Aufnahme und Immunmodulation

VacA ist ein Protein-Toxin, das von H. pylori ausgeschieden wird und in Epithelzellen Vakuolen bildet. Das 140 kDa Protein wird nach dem Autotransporter-Prinzip freigesetzt und zu einem 90 kDa großen reifen Protein prozessiert, das hexamere Komplexe ausbildet und in Membranen Poren bildet. Wir haben eine Aktivität von VacA gefunden, die zur Hemmung der Proliferation bei T-Zellen und der Freisetzung von Cytokinen, speziell Interleukin-2 (IL-2), führt. VacA hemmt spezifisch die Ca2+-Calmodulin-abhängige Phosphatase Calcineurin und induziert damit eine Zellzyklus-Arretierung. Damit ahmt VacA die Aktivität von immunsuppressiven Medikamenten wie z.B. Cyclosporin A oder FK506 nach. Wir konnten kürzlich die beta-2-Integrin Untereinheit CD18 als einen Rezeptor für VacA auf T-Lymphozyten identifizieren. Aktuell beschäftigt sich das Projekt mit grundlegenden Fragen wie (1) der VacA-Rezeptorbindung und dessen Aufnahme in die T-Zellen, (2) dem Mechanismus der Freisetzung von VacA in aus dem Endosom in das Cytoplasma, und (3) dem molekularen Mechanismus der Calcineurin Inhibition.

 

 

Rolle der Typ 4 Sekretionssysteme und Mechanismus des DNA Transfers in H. pylori durch natürliche Transformation und Konjugation

H. pylori zählt zu den genetisch am höchsten variablen bakteriellen Spezies. Klinische H. pylori Isolate zeigen eine natürliche Transformationskompetenz zur Aufnahme speziesspezifischer chromosomaler DNA und deren Rekombination ins Chromosom, was als Basis für die hohe genetische Variabilität angesehen wird. Weiterhin wurden auch Plasmide in H. pylori gefunden, die potentielle Mobilisierungsgene tragen, was darauf schließen lässt, dass solche Plasmide durch bakterielle Konjugation zwischen H. pylori Spezies ausgetauscht werden können. In diesem Projekt interessiert uns die Aufklärung des Mechanismus der natürlichen Transformationskompetenz, sowie der Übertragung von Plasmid-DNA durch Konjugation. Die Transformationskompetenz wird durch das comB T4SS von H. pylori; das T4SS, das die Konjugation vermittelt, ist noch nicht bekannt. 

Untersuchung von H. pylori Virulenzmechanismen im Tiermodell der Mongolischen Wüstenrennmaus (Meriones unguiculatus)

Das H. pylori Mausmodell ist für die Untersuchung der wichtigsten Virulenzfaktoren, wie z. B. das cag-T4SS oder das VacA Cytotoxin von H. pylori, nicht geeignet. Das cag-T4SS von H. pylori ist während der Mausinfektion instabil, und murine T-Zellen reagieren nicht auf VacA. Wir haben deshalb das Tiermodell der Wüstenrennmaus (Mongolische gerbils) etabliert, bei dem mit adaptierten H. pylori Stämmen eine stabile Infektion erreicht wird, die zur Ausbildung einer starken Entzündung und zu gastrointestinalen Erkrankungen führt (atrophische Gastritis, Magenulzera und Dysplasie). Wir benutzen dieses Modell zur Klärung grundsätzlicher Fragen der H. pylori-abhängigen Auslösung von Erkrankungen unter in vivo Bedingungen. Diese reichen von der Identifizierung bakterieller Kolonisierungsfaktoren, über den Mechanismus des horizontalen Gentransfers und der Genvariation, bis hin zum Mechanismus der H. pylori-induzierten Krebsentstehung.