Yersinia enterocolitica YscV: Charakterisierung einer essentiellen Komponente des Typ-III-Proteintransportapparates

Abstract

Die Gattung Yersinia umfasst 15 Spezies, von denen 3 Vertreter human-pathogene Erreger sind. Zu ihnen zählen Y. pestis , der Erreger der Beulen- und Lungenpest, sowie Y. enterocolitica und Y. pseudotuberculosis , zwei enteropathogene Krankheitserreger. Diese 3 human-pathogenen Spezies besitzen ein Virulenzplasmid, welches ein für die Virulenz essentielles Typ-III-Proteinsekretionssystem (T3SS) kodiert. Es dient der Translokation von Virulenzproteinen (Yops) in verschiedene Wirtszellen, um Mechanismen der Immunabwehr zu unterwandern und somit eine Infektion zu etablieren. In dieser Arbeit wurde YscV, eine essentielle Komponente des Yersinia T3SS, charakterisiert. YscV ist über mehrere Transmembranhelices in der inneren Membran verankert und besitzt eine große zytoplasmatische Domäne. Bisher gibt es kaum Daten zur Struktur und Funktion dieses Proteins. Die Analyse von homologen T3SS Komponenten legte bisher nahe, dass sie als Monomer oder Dimer vorliegen und durch die Interaktion mit dem T3SS-spezifischen ATPase Komplex an der Erkennung und dem Transport von Substraten beteiligt sind. Die Ergebnisse dieser Arbeit liefern nun neue Erkenntnisse bezüglich der Struktur und Funktion von YscV. Verschiedene Analysen der zytoplasmatischen Domäne YscVc mittels Gelfiltration und nativer Gelelektrophorese-Techniken zeigten übereinstimmend, dass YscVc oligomerisiert, wobei offensichtlich das Dimer als Grundbaustein für die weitere Polymerisation dient, da nur geradzahlige Oligomere nachweisbar waren. Mithilfe von Elektronenmikroskopie und Kleinwinkelstreuanalysen wurde erstmals gezeigt, dass die hocholigomeren Komplexe eine Ringstruktur einnehmen. Diese Ergebnisse erfordern ein ganz neues Modell für die stöchiometrische und strukturelle Eingliederung von YscV in den T3S-Apparat und eröffnen neue Aspekte für mögliche Funktionen im T3-Sekretionsprozess. Weiterhin zeigte die Überexpression von YscV einen starken inhibitorischen Effekt auf die Yop Sekretion, was eine Wechselwirkung von YscV mit Substraten des T3SS nahelegte. In anschließenden Crosslinking-Analysen konnte ein Substrat des T3SS als Interaktionspartner von YscV identifiziert werden. Es handelt sich um das T3SS Regulatorprotein YscM2, dessen T3-abhängige Ausschleusung aus der Bakterienzelle zu einer Hochregulierung der Yop-Expression führt. Dies deutet eine wichtige Funktion für YscV in der Regulation der T3-Sekretion an und könnte die pleiotropen Effekte einer yscV -Deletion erklären, welche unter anderem eine verminderte Expression mehrerer T3SS-spezifischer Operone umfassen.