Das Yersinia-Adhäsin YadA, ein oligomerer Autotransporter als Prototyp der Oca-Familie

Die humanpathogenen Bakterien Yersinia enterocolitica und Yersinia
pseudotuberculosis sind die Verursacher von Darminfekten wie
Enteritis und Enterokolitis. Das äußere Membranprotein YadA stellt
bei Y. enterocolitica einen essentiellen Pathogenitätsfaktor dar.
Seine virulenzassoziierten Eigenschaften sind die Fähigkeit zur
Autoagglutination, die Bindung an Moleküle der extrazellulären
Matrix, an Epithelzellen und Granulozyten, und die Vermittlung von
Serumresistenz. Welchen Teil die verschiedenen Domänen des Proteins
zur Struktur und Funktion beitragen, war bisher kaum bekannt. Auch
der Versuch, dem Adhäsin durch einen Domänenaustausch völlig neue
Bindungs- oder Reaktionseigenschaften zu vermitteln, war bislang
nicht unternommen worden. Darum wurden In-Frame-Deletionsmutanten,
mit FLAG-Epitopen oder FaktorXa-Proteaseschnittstellen versehene
YadA-Mutanten erstellt und FimH-YadA-Hybridproteine konstruiert.
Die verschiedenen YadA-Mutanten wurden strukturell auf ihre
Außenmembranlokation, Oberflächenexposition und Oligomerisierung
untersucht, funktionell auf ihre Adhäsionseigenschaften und
Serumresistenz. Dabei konnten folgende Erkenntnisse gewonnen
werden: Kopf- und Stieldomäne bilden zusammen mit der
interponierten, stark konservierten Neck-Region die translozierte,
oberflächenexponierte Passenger-Domäne. Die C-terminale
Membranankerregion (as 353-422) ist ausreichend für Insertion in
die Außenmembran und Bildung eines trimeren YadA. Die Linker-Region
vermittelt die Translokation der Passenger-Domäne durch die
Außenmembran. Somit zeigte sich, dass YadA alle Kriterien für einen
Autotransporter erfüllt. Der Versuch, ein Hybridadhäsin mit
Mannosebindungsfähigkeit durch Austausch der Kopfdomäne mit der
Lektin-Domäne von FimH zu erzeugen, schlug fehl. Dies zeigt, wie
empfindlich Passenger-Domäne und Membrananker von YadA aufeinander
abgestimmt sind. Die funktionelle Untersuchung der Mutanten ergab,
dass die hochkonservierte Neck-Domäne zusammen mit der Kopfregion
ein Bindungsmodul für Kollagen und Epithelzellen darstellt. Im
Serumresistenztest erwiesen sich Kopf-, Neck- und auch Teile der
Stiel-Region für ein Überleben entbehrlich. Es zeigte sich, dass
keine Domäne für die Serumresistenz von YadA entscheidend ist.