Bitte verwenden Sie diesen Link, wenn Sie dieses Dokument zitieren oder verlinken wollen: https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:9-001411-4

Funktionelle Analyse der Sekretionssystem-assoziierten Gene BPSS1504 und bsaU bei Burkholderia pseudomallei

  • Das gramnegative Bakterium Burkholderia pseudomallei ist der Erreger der Melioidose. Die Virulenz von B. pseudomallei steht in engem Zusammenhang mit dessen Fähigkeit,intrazellulär überleben zu können. B. pseudomallei verfügt über eine Vielzahl von Sekretionssystemen, von denen das Typ-III-Sekretionssytem-3 (T3SS-3) und das Typ-VI-Sekretionssystem-1 (T6SS-1) eine wichtige Rolle für den intrazellulären Überlebenszyklus und die Virulenz des Erregers im Säuger spielen. Das Gen bsaU ist im Gencluster des T3SS-3 und das Gen BPSS1504 im Cluster des T6SS-1 lokalisiert. Beide gehören nicht zu den konservierten Genen dieser Sekretionssysteme und kodieren für hypothetische Proteine mit unbekannter Funktion. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Rolle von bsaU und BPSS1504 im intrazellulären Lebenszyklus von B. pseudomallei und für die Virulenzeigenschaften dieses Erregers näher zu untersuchen, sowie Hinweise auf die Funktionen der durch bsaU und BPSS1504 kodierten Proteine zu gewinnen. Hierfür wurden markerlose Deletionsmutanten der Gene bsaU und BPSS1504 hergestellt und die Mutanten B. pseudomallei ΔBPSS1504 und B. pseudomallei ΔbsaU komplementiert. Die Mutante B. pseudomallei ΔBPSS1504 zeigte im Zellkulturmodel Defekte in der intrazellulären Replikation, eine reduzierte Zytotoxizität und war unfähig, die Bildung von vielkernigen Riesenzellen zu induzieren, während die Fähigkeit Aktinpolymerisationen zu induzieren scheinbar nicht von der BPSS1504-Deletion beeinträchtigt wurde. Die Charakterisierung von B. pseudomallei ΔBPSS1504 in vivo zeigte eine etwa 1000-fache Virulenzattenuierung nach intranasaler Infektion von BALB/c-Mäusen. Durch Komplementation von BPSS1504 konnte der Wildtyp-Phänotyp wieder hergestellt werden. Ähnliche Phänotypen wie die von B. pseudomallei ΔBPSS1504 wurden kürzlich auch von Mutanten des T6SS-1-Effektorproteins Hcp1, der T6SS-1-Strukturkomponenten TssA/B und der T6SS-1 Regulatoren VirA/G und BprC berichtet. In der vorliegenden Arbeit wurde gezeigt, dass B. pseudomallei ΔBPSS1504 eine normale Expression von Schlüsselgenen des T6SS-1 inklusive hcp1, vgrG, tssA und dessen Regulatoren virA/G, bprC und bsaN aufwies. Weiterhin wies eine normale Hcp1-Sekretion darauf hin, dass die Funktionalität des T6SS-1 nicht von der BPSS1504-Deletion von beeinträchtigt wurde. Diese Daten legen nahe, dass die beobachteten Phänotypen von B. pseudomallei ΔBPSS1504, im Gegensatz zu den Phänotypen bisher bekannter Mutanten des T6SS-1,unabhängig von Hcp1 sind. Des Weiteren blieb auch die Funktion des T3SS-3 von der BPSS1504-Deletion unbeeinträchtigt, da das T3SS-3-Effektorprotein BopE und das Translokatorprotein BipD von B. pseudomallei ΔBPSS1504 normal sekretiert wurden. Ähnlich wie bei B. pseudomallei ΔBPSS1504, jedoch weniger stark ausgeprägt,konnten auch bei B. pseudomallei ΔbsaU Einschränkungen in der intrazellulären Replikation, eine verringerte Zytotoxizität sowie eine verzögerte Induktion der Riesenzellbildung gefunden werden. Die reduzierte Zytotoxizität von B. pseudomallei ΔbsaU ging mit Defekten in der Aktivierung der apoptotischen Caspase-7 sowie der pyroptotischen Caspase-1 einher. B. pseudomallei ΔbsaU konnte, wie Mutanten der T3SS-3-Gene bsaZ,bsaQ und bipD nur verzögert aus dem Endolysosomen ausbrechen. Dieser Effekt konnte durch Komplementation des bsaU-Gens zumindest teilweise wieder aufgehoben werden, was zeigt, dass es sich hierbei nicht um polare Effekte auf andere Gene handelt.
  • Burkholderia pseudomallei comprises a Gram-negative rod causing melioidosis. B. pseudomallei harbours remarkable numbers of virulence factors, including the type VI secretion system cluster 1(T6SS1)and the type III secretion system cluster 3(T3SS3). BsaU is located in the T3SS3 and BPSS1504 is encoded within the T6SS1 of B. pseudomallei. Both genes do not share homologies to T6SS genes in bacteria that do not belong to the Burkholderia group. BPSS1504 was expressed after internalization of Bp in macrophages within 2-5 h. A BpΔBPSS1504 deletion mutant showed significantly impaired replication and formation of multi nucleated giant cells in macrophages compared with wild type (WT) bacteria. The T6SS effector protein Hcp1 was previously shown to be important for such kind of phenotypes. However neither an altered hcp1 mRNA expression nor an impaired secretion of Hcp1 protein could be found in BpΔBPSS1504. Transcriptional expressions of other T6SS components and regulators (vgrG, tssA, virAG, bprC and bsaN) were also unchanged in absence of BPSS1504. Normal secretion of the type III effector proteins BopE and BipD revealed that the type III secretion system in BpΔBPSS1504 is still functional. We found BpΔBPSS1504 to be highly attenuated in BALB/c mice, whereas in vivo virulence of a complemented mutant strain was fully restored to WT level.

Download full text files

Export metadata

Additional Services

Share in Twitter Search Google Scholar
Metadaten
Author: Verena Hopf
URN:urn:nbn:de:gbv:9-001411-4
Title Additional (English):Functional analysis of the secretion system associated genes BPSS1504 and bsaU of Burkholderia pseudomallei
Advisor: Ivo Steinmetz
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of Publication (online):2013/02/13
Granting Institution:Ernst-Moritz-Arndt-Universität, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät (bis 31.05.2018)
Date of final exam:2012/12/19
Release Date:2013/02/13
Tag:Burkholderia pseudomallei
GND Keyword:Virulenzfaktoren
Faculties:Universitätsmedizin / Friedrich-Loeffler-Institut für Medizinische Mikrobiologie
DDC class:500 Naturwissenschaften und Mathematik / 570 Biowissenschaften; Biologie