Charakterisierung von AB5-Toxinen Shiga Toxin-bildender Escherichia coli: AB5-Komplexbildung, hybride Toxinkomplexe und zytotoxische Effekte durch die A-Untereinheit

(FKZ: SCHM 1360/ 11-1, Laufzeit: 01.10.2017-30.09.2020)

SubAB kann zusätzlich zu Stx von STEC gebildet werden und gelangt hauptsächlich durch Wildwiederkäuerfleisch, sowie Schaf- und Ziegenfleisch-Produkten in unsere Nahrungskette. Obwohl bereits subAB-positive klinische STEC-Isolate publiziert wurden, ist die pathogenetische Bedeutung von SubAB bisher unklar und die molekularen und zellbiologischen Grundlagen der Wirkung von SubAB unzureichend untersucht.

1) Es sollen die molekularen Mechanismen charakterisiert werden, über welche SubA1 in Abwesenheit der Transport-Untereinheit SubB1 seine zytotoxischen Effekte vermittelt. Hierbei soll auch geprüft werden, ob SubA1 in Abwesenheit von SubB1 seine zytotoxische Wirkung extrazellulär oder intrazellulär vermittelt. Sollte sich hierbei zeigen, dass SubA1 an einen spezifischen Zellrezeptor bindet, soll dieser identifiziert werden. Wir postulieren, dass die zytotoxische Aktivität von SubA1 alleine einen neuartigen Pathogenitätsmechanismus darstellt. Es soll weiterhin geprüft werden, ob auch SubB1 alleine und die einzelnen Komponenten von Stx2a Effekte auf Zellen vermitteln.

2) Wir werden die Zusammensetzung biologisch aktiver SubAB-Komplexe der drei Varianten des Subtilase-Zytotoxins sowie deren Hybridbildung eingehend charakterisieren. Wir postulieren, dass die Hybridbildung aus den Untereinheiten von SubAB1, SubAB2-1, SubAB2-2, einen neuartigen Mechanismus zur Wirkungsweise bakterieller AB5-Toxine darstellen könnte, insbesondere unter Bedingungen, bei denen Bakterienzellen, z.B. durch Stx-Phagen vermittelte Zelllyse, zerstört und dadurch die verschiedenen Untereinheiten der beiden Toxine gleichzeitig in die Umgebung freigesetzt werden.

3) Es werden eingehende Untersuchungen zur Regulation der Genexpression und die Einbindung in regulatorische Netzwerke des Subtilase Zytotoxins durchgeführt, um grundlegende Kenntnisse zu erhalten, welche Prozesse die Gesamtheit der patho-genetischen Ereignisse im Rahmen einer STEC-Infektion bestimmen.

4) Schließlich wird nach pharmakologischen Inhibitoren gegen SubAB1 und Stx2a gesucht und anschließend die molekularen Mechanismen charakterisiert, über welche die identifizierten Substanzen Zellen vor Vergiftung durch SubAB1, SubA1 bzw. Stx2a schützen.

Die wissenschaftlichen Erkenntnisse aus den durchgeführten Arbeiten werden entscheidend zu einem besseren Verständnis der molekularen und zellulären Wirkmechanismen von SubAB1 und damit seiner pathophysiologischen Bedeutung beitragen sowie vermutlich neuartige pharmakologische Ansätze gegen die Wirkungen von SubAB1, SubA1 und Stx2a liefern.