Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-3091
Main Title: Screening und Charakterisierung neuer Virulenzfaktoren des Lungenpathogens Legionella pneumophila
Translated Title: Screening and characterization of new virulence factors of the lung pathogen Legionella pneumophila
Author(s): Siegbrecht, Enrico
Advisor(s): Flieger, Antje
Granting Institution: Technische Universität Berlin, Fakultät III - Prozesswissenschaften
Type: Doctoral Thesis
Language: German
Language Code: de
Abstract: Legionella pneumophila ist ein opportunistisch humanpathogenes Bakterium und Verursacher einer schweren Lungenentzündung, der Legionärskrankheit. Das Bakterium vermehrt sich intrazellulär in Protozoen, wie z. B. Acanthamoeba castellanii, sowie in alveolaren Makrophagen. Neben bereits bekannten und gut charakterisierten Virulenzfaktoren, wie z.B. dem Typ IVB Sekretionssystem Dot/Icm, sind im Genom von L. pneumophila eine Vielzahl potentieller Virulenzfaktoren kodiert. Zu diesen zählen auch Gene, die für putative hydrolytische Proteine kodieren, wie z.B. Proteasen, Lipasen und Hämolysine. Um den Einfluss solcher Proteine auf die Pathogenität von L. pneumophila zu untersuchen, sollten in dieser Arbeit mit Hilfe eines entwickelten Screeningsystems Gene die für proteo-, lipo-, sowie hämolytische Proteine kodieren bzw. Faktoren, die diese Aktivitäten beeinflussen, identifiziert werden. Zusätzlich sollte deren Einfluss auf die intrazelluläre Vermehrung des Pathogens geprüft werden, welche einen Hinweis auf eine Virulenzeigenschaft des entsprechenden Faktors darstellt. Drei der im Screening identifizierten Gene, bzw. deren Mutanten wurden in dieser Arbeit näher charakterisiert. Dazu zählt das Gen lpg2166, dessen Genprodukt kürzlich als Typ IVB -Effektor identifiziert wurde. Die Ergebnisse in dieser Arbeit weisen darauf hin, dass Lpg2166 als Regulator eines hämolytischen Faktors agiert und darüber hinaus die intrazelluläre Vermehrungsfähigkeit von L. pneumophila stammspezifisch beeinflusst. Als ebenfalls für die hämolytische Aktivität essentieller regulatori-scher Faktor stellte sich HtpG, ein Hitzeschockprotein, welches vermutlich als Chaperon fungiert, heraus. Darüber hinaus beeinflusst HtpG die intrazelluläre Vermehrung in A. castellanii und humanen Makrophagen. Als weiterer die Hämolyse fördernder Faktor mit stammspezifischem Einfluss auf die intrazelluläre Replikationsfähigkeit konnte lpg0721 identifiziert werden, dessen Expressionsprodukt das Membranfusionprotein eines RND-Effluxsystems darstellt. Der zweite Teil dieser Arbeit beschäftigt sich mit der Zinkmetalloprotease ProA. Durch Analysen der Substratspezifität konnte gezeigt werden, dass ProA sowohl Wirts- als auch Legionella-eigene Proteine proteolytisch prozessiert. Eines dieser Legionella Proteine ist die sekretierte Phospholipase PlaC, welche nach Prozessierung durch ProA eine Glyzerophospholipid-Cholesterol Azyltransferase-Aktivität aufweist. Durch Peptidchip-basierte Analysen konnten die putativen Schnittstellen von ProA in PlaC weiter spezifiziert werden, was zur Aufklärung des Mechanismus, der zur Aktivierung der GCAT führt, beiträgt.
Legionella pneumophila, the causative agent of the pneumonia Legionnaire’s disease, is an opportunistic human pathogen. The bacterium replicates intracellularly in protozoa, such as Acanthamoeba castellanii, and alveolar macrophages. Besides already known and well-characterized virulence factors, such as the type IVB secretion system Dot/Icm, there are still a variety of uncharacterized putative virulence factors encoded in the genome of a L. pneumophila. These include genes that code for potential hydrolytic proteins, e.g. proteases, lipases, and hemolysins. To investigate the effect of such proteins on the pathogenicity of L. pneumophila, a screening system for identification of proteolytic, lipolytic and hemolytic factors or factors that influence these activities, was developed. In order to determine the impact on pathogenicity of identified factors, the ability to replicate inside A. castellanii was determined as well. Three by the used screening method identified factors were selected for further characterization. These include the gene lpg2166, whose gene product was recently identified as a Type IVB effector. The results of this work indicate that Lpg2166 acts as regulator of a hemolytic activity and also exerts a strain-specific effect on the intracellular viability. HtpG, a heat shock protein, probably acting as chaperone, turned out as another regulatory factor with essential impact on hemolytic activity. In addition HtpG influenced the intracellular multiplication in A. castellanii and human macrophages. As a further factor with hemolysis-promoting properties and a strain-specific effect on intracellular replication ability, lpg0721 could be identified. The expression product of lpg0721 represents the membrane fusion protein of an RND efflux system. The second part of this work deals with the zinc metalloprotease ProA. Analysis of substrate specificity showed that both host-specific as well as Legionella- specific proteins are proteolytically processed by ProA. One of these Legionella proteins is the secreted phospholipase PlaC, which exhibits additional glycerophospholipid:cholesterol acyltransferase activity (GCAT) after processing by ProA. Using peptide chip based analysis, the putative site of proteolytic processing of PlaC by ProA could be further specified. The knowledge of these sites is essential for understanding the mechanism that results in the activation of GCAT.
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus-33904
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/3388
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-3091
Exam Date: 10-Jan-2012
Issue Date: 23-Jan-2012
Date Available: 23-Jan-2012
DDC Class: 570 Biowissenschaften; Biologie
Subject(s): Legionella
Virulenzfaktoren
Legionella
Virulence factors
Usage rights: Terms of German Copyright Law
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