Wirkung der Yersinia-translozierten Effektorproteine YopT und YopO auf GTPasen der Rho-Familie

In dieser Arbeit sollte mittels eines in vitro-Systems die Wirkung
des Yersinia-Effektorproteins YopT, einer Cysteinprotease, auf
zelluläre Signalwege untersucht werden. Hierzu wurde rekombinant
exprimiertes YopT, welches dieselbe biologische Aktivität aufwies
wie Yersinia-transloziertes YopT, über die Coexpression mit seinem
spezifischen Chaperon SycT in löslicher Form gereinigt. Mittels
Interaktionsstudien wurde die Wirkung von YopT auf die RhoGTPasen
RhoA, Rac1 und Cdc42 analysiert. Es konnte gezeigt werden, dass
RhoGTPasen, die im Komplex mit ihren zytosolischen Inhibitor RhoGDI
vorliegen, als Target für YopT dienen. Dabei wird RhoA von YopT
gebunden, proteolytisch modifiziert und anschließend entlassen. Als
Folge der Modifikation wird der Komplex zwischen RhoA und RhoGDI
getrennt. Rac1 und Cdc42 interagieren ebenfalls mit YopT. Es konnte
jedoch keine Modifikation beider GTPasen durch YopT dargestellt
werden. Stattdessen binden Cdc42 und Rac1 nach der Wechselwirkung
mit YopT in erhöhtem Maße an RhoGDI. Zusätzlich werden die
biochemischen Eigenschaften von RhoGDI durch die Wirkung von YopT
verändert. RhoA wird durch den Einfluss der Cysteinprotease YopT
inaktiviert und kann nicht mehr mit nachgeschalteten Effektoren
interagieren. Rac1 und Cdc42 dagegen binden nach Interaktion mit
YopT weiterhin in ihrem aktivierten Zustand an ihre Effektoren.
Neben YopT ist ein weiteres Yersinia-Effektorprotein bekannt, das
mit den RhoGTPasen RhoA und Rac1 interagiert: die
Serin/Threonin-Kinase YopO. Hier konnte die Bindung beider GTPasen
an YopO unabhängig von der Anwesenheit des Prenylrestes am
CTerminus der GTPasen dargestellt werden. Auch als Komplex mit
RhoGDI interagierten Rac1 und RhoA mit der Kinase YopO. Zusätzlich
konnte gezeigt werden, dass durch die Translokation von YopO im
Gegensatz zur Translokation von YopTC139S die drei GTPasen RhoA,
Rac1 und Cdc42 zumindest vorübergehend aktiviert werden. In dieser
Arbeit konnte außerdem die Kristallstruktur des Chaperons SycT
aufgelöst werden. SycT bildet ein Dimer und weist im allgemeinen
Ähnlichkeiten zur Struktur anderer Chaperone des Typ III
Sekretions- und Translokationsapparates (TTSS) auf. Jedoch
unterscheidet sich der Dimerisierungsbereich von SycT strukturell
von dem der anderen TTSS-Chaperone. Außerdem konnte gezeigt werden,
dass weniger SycT an das biologisch inaktive YopTC139S bindet, was
auf eine Interaktion des Chaperons mit dem katalytischen Zentrum
der Cysteinprotease YopT hinweist.