Beeinflussung des Aktinzytoskeletts durch die Yersinia-Moduline YopE und YopT

Pathogene Yersinien injizieren während einer Infektion über ihr
TypIII-Sekretionssystem bakterielle Moduline, sogenannte Yops, in
Immunzellen, um das Immunsystem zu stören. Zu Beginn dieser Arbeit
war bekannt, dass die injizierten Yersinia enterocolitica-Moduline
YopE und YopT das Aktinzytoskelett angreifen. Mit dem Ziel der
näheren Charakterisierung der zugrunde liegenden Mechanismen wurde
insbesondere der Effekt von Y. enterocolitica-YopE auf
aktinregulierende Signaltransduktionswege in menschlichen
Endothelzellen (HUVEC) untersucht. Zu diesem Zweck wurde ein
Yersinia-Stamm hergestellt, welcher YopE als einzigen Effektor
transloziert. Mit diesem Stamm infizierte ruhende HUVEC zeigten
eine Veränderung des Aktinzytoskeletts ähnlich wie nach
Mikroinjektion von dominant negativem N17Rac, was auf eine
Inaktivierung von Rac hindeutete. Zur weiteren Untersuchung wurden
in infizierten Endothelzellen durch extrazelluläre Stimuli einzelne
Rho-GTPasen aktiviert und die dabei ausgebildeten Aktinstrukturen
beobachtet. Dabei ergab sich keine Beeinträchtigung der Neubildung
CDC42- und Rho-vermittelter Aktinstrukturen (Filopodien und
Stressfasern) durch YopE, jedoch eine spezifische Hemmung
Rac-induzierter Lamellipodien. Frühere Untersuchungen hatten
demonstriert, dass es sich bei YopE um ein sogenanntes GAP („GTPase
activating protein“) handelt, welches in vitro die Proteine Rho,
Rac und CDC42 hemmt. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit weisen
darauf hin, dass in Endothelzellen transloziertes YopE höchst
selektiv auf die Ras-ähnliche GTPase Rac wirkt, jedoch keinen
Effekt auf CDC42 oder Rho ausübt. Diese Ergebnisse zeigen, dass
YopE von Yersinia Rho- GTPase-abhängige Signaltransduktionswege mit
einer bemerkenswerten Spezifität in primären Zielzellen
beeinflussen kann. Überdies wurde die genannte Spezifität auch in
primären Makrophagen nachgewiesen. Weiterhin zeigte sich im
HUVEC-Infektionsversuch, dass die Hemmung der typischerweise
Rho-vermittelten Aktin-Stressfasern YopT-abhängig ist.
Morphologische Veränderungen von Aktinstrukturen, wie sie
typischerweise bei der Unterbrechung von CDC42- oder
Racvermittelten Signalen vorkommen, wurden nicht beobachtet. In
Zusammenhang damit konnte gezeigt werden, dass genannter Effekt auf
eine chemische Modifikation und folgliche Inaktivierung von RhoA
zurückzuführen ist (Zumbihl et al., 1999). Damit unterscheiden sich
YopT und YopE in ihrem Wirkmechanismus und spezifischen
Zielmolekül, greifen andererseits jedoch beide direkt an
Rho-GTPasen an. Sie könnten deshalb synergistisch bei der
Pathogenität von Y. enterocolitica wirken. Darüber hinaus könnten
YopE und YopT aufgrund ihrer Spezifität zukünftig als wertvolle
Hilfsmittel zur Untersuchung zellulärer Regulationsvorgänge dienen