Yersinia YopP-induzierter Zelltod in dendritischen Zellen: Einfluss der Cysteinproteaseaktivität von YopP, des Toll-like-Rezeptors 4 und der Todesrezeptoren TNF-R, CD95/Fas und TRAIL-R

Abstract

Zusammenfassung: Das Bakterium Yersinia enterocolitica (Y. e.) verfügt über Yersinia outer proteins (Yop), welche von Y. e. in Zielzellen transloziert werden. Die translozierten Yops beeinflussen Signalwege der Wirtszelle auf unterschiedliche Weise und beeinträchtigen dadurch die Immunantwort des Wirtes. So verursacht YopP Zelltod in antigenpräsentierenden Zellen (APC) wie dendritischen Zellen oder Makrophagen. In der vorliegenden Arbeit wurde zum einen der Einfluss die Cysteinproteaseaktivität von YopP auf die Zelltodinduktion in murinen dendritischen Zellen untersucht. Mithilfe entsprechender Yersinienmutanten konnte gezeigt werden, dass die Cysteinproteaseaktivität von YopP essentiell für YopP-vermittelten Zelltod in infizierten DC ist. Zum anderen wurde die Bedeutung des Toll-like-Rezeptors 4 und der Todesrezeptoren TNF-R, CD95/Fas und TRAIL-R bei der Induktion von YopP-vermitteltem Zelltod in DC geklärt. Versuche mit DC von TLR-defizienten Mäusen ergaben, dass für den YopP-vermittelten Zelltod in DC bis ca. 4 h nach Infektion TLR4 von entscheidender Bedeutung ist. Zu späteren Zeitpunkten hingegen vermittelt YopP Zelltod in DC unabhängig von TLR4. Mittels durchflusszytometrischer Analysen der Expression der Todesrezeptoren CD95/Fas und TRAIL-R und Infektionsversuchen mit DC aus TNF-R1-defizienten Mäusen konnte demonstriert werden, dass die Todesrezeptoren für den YopP-vermittelten Zelltod in murinen DC keine entscheidende Rolle spielen. Weiterhin wurde festgestellt, dass YopP-vermittelter Zelltod in DC ungefähr 90 bis 120 min nach Infektion durchflusszytometrisch detektierbar ist. In diesem Zusammenhang konnte die Bedeutung der YopP-vermittelten, verminderten Aktivierung von NF-kappaB, die ebenfalls 90 min nach Infektion detektierbar ist, für die Zelltodinduktion in DC nicht abschließend geklärt werden. Insgesamt deuten die Ergebnisse der hier vorgelegten Arbeit darauf hin, dass die Cysteinprotease YopP auf direktem oder indirektem Weg Caspasen aktiviert und damit Zelltod in DC auslöst. Dieser Prozess wird über den TLR4-Rezeptor-Signalweg vermittelt durch LPS von Y. e. beschleunigt.

Summary: Yersinia enterocolitica (Y. e.) by translocating Yersinia outer proteins (Yop), into host cells affects intracellular signalling pathways and induces cell death in antigen-presenting cells (APC) like macrophages and dendritic cells (DC). Thereby, Y. e. might subvert the immune response by the host. Here, the influence of the cysteine protease activity of YopP in cell death induction in murine DC was investigated. By the use of appropriate Y. e. mutants, this work demonstrated that the activity of cysteine protease of YopP is essential for YopP-induced DC death. Furthermore, to analyze the significance of Toll-like-receptor 4 in YopP-induced cell death, DC from TLR-deficient mice were infected with Y. e.. These experiments revealed that YopP-induced activation of caspases and induction of DC death is dependent on TLR4 at least up to 4 hours post infection. Afterwards, however, cell death induction by YopP was independent of TLR4. Moreover, analysis of the death receptor expression on DC (CD95/Fas and TRAIL-R) and infection experiments with DC fromTNF-R1-deficient mice demonstrated, that death receptors play no significant role in YopP-induced cell death. Finally, YopP induced DC death was induced already 90 min after infection. Hence, it was not possible to clarify the role of YopP-mediated inhibition of NF-kappaB activation in DC, which was detectable simultaneously. In summary, the results suggest that YopP by its cysteine protease activity directly or indirecty activates caspases and thereby induces cell death in DC. This process is accelerated by LPS of Y. e. via TLR4 signaling.