Polymorphismus von Yersinia enterocolitica YscM2 und seine Auswirkungen auf die Oligomerisierung von YscM2 sowie die Wechselwirkung mit dem Chaperon SycH

Abstract

Die humanpathogenen Yersinia Spezies Y. pestis, Y. pseudotuberculosis und Y. enterocolitica nutzen ein Typ-III- Sekretionssystem (T3SS), um Effektorproteine (Yops) in verschiedene Wirtszellen zu injizieren und so die Immunabwehr des Wirtes zu unterwandern. Ein wichtiger Regulator der Expression der yop Gene ist YscM1/LcrQ. Durch die Duplikation von yscM 1 besitzt Y. enterocolitica als einzige Spezies eine zweite Kopie des Gens, yscM 2. YscM1 und YscM2 sind auf Proteinebene zu 57% identisch und nur die Deletion beider Gene führt zu einer Fehlregulation der yop Expression. Folglich wurde für beide Proteine eine funktionelle Redundanz postuliert. Um diese Annahme zu prüfen, sollte in dieser Arbeit die Stabilität des duplizierten yscM 2 Gens in Y. enterocolitica untersucht werden. Dabei konnte gezeigt werden, dass yscM 2 in allen 140 untersuchten Y. enterocolitica Patientenisolaten der Biotypen 2 bis 5 erhalten war. Ein Vergleich der yscM 2 Gensequenzen von 32 repräsentativen Isolaten mit Referenzstämmen zeigte, dass alle klinischen Isolate und der Referenzstamm des Biotyps 2 einem spezifischen Sequenztyp (yscM 2BT2−5) angehören, während die Referenzstämme des Biotyps 1B einen eigenen Sequenztyp (yscM 2BT1B) repräsentieren. Im Gegensatz dazu konnte für yscM 1 kein entsprechender Polymorphismus nachgewiesen werden. Die yscM 2 Sequenztypen kodieren für zwei YscM2-Isoformen (YscM2BT2−5 und YscM2BT1B), die in E. coli exprimiert und anschließend gereinigt wurden. In Gelfiltrationsanalysen erwies sich YscM2BT2−5 als Monomer-Dimer Gemisch und YscM2BT1B als reines Monomer. Mittels Gelfiltration, Biacore und nativer Gelelektrophorese konnte gezeigt werden, dass beide YscM2 Isoformen mit ihrem Chaperon SycH interagieren, was deren biologische Aktivität beweist. Allerdings besitzt die dimere Form von YscM2BT2-5 vermutlich keine Fähigkeit mit SycH zu komplexieren. Mit Röntgenkleinwinkelstreuanalysen konnte weiterhin die Molekülgestalt von YscM2BT1B, SycH und deren Komplex ermittelt werden. Dabei erwies sich das SycH als Tetramer, was dem etablierten Modell eines Dimers widerspricht und zu einem neuen Modell der Chaperon-Effektor Wechselwirkung führt. Für yscM 2 konnte zusammenfassend eine von yscM 1 unabhängige Weiterentwicklung gezeigt werden, die in zwei funktionelle YscM2 Isoformen mündete. Die strikte Korrelation der YscM2 Isoformen mit phylogenetisch getrennten Biotypen bzw. Subspezies deutet auf eine Bedeutung von YscM2 für die unterschiedliche Ökologie dieser Gruppen hin.