Untersuchung der Interaktion von β1 Integrinen mit Adhäsinen von Yersinia enterocolitica und deren Bedeutung für Adhäsion und Yop-Translokation

Abstract

Für die Virulenz von Yersinia enterocolitica (Ye) ist das Typ III Sekretion-System (TTSS), eine Injektionsnadel-ähnliche Struktur, von herausragender Bedeutung. Frühere Untersuchungen zeigten, dass Yersinien über das Adhäsin Invasin direkt an β1 Integrine von Wirtszellen binden, während das Yersinia Adhäsin A (YadA) indirekt via extrazelluläre Matrixproteine eine Bindung eingeht. Adhäsion an Wirtszellen ist in der Regel die Voraussetzung für eine anschließende Injektion von Effektorproteinen (Yersinia outer proteins: Yops) über das TTSS in die Zellen. Dadurch werden Wirtszellfunktionen unterdrückt und es kommt zur Immunevasion. Generell führt die Bindung von Liganden an β1 Integrine zur Rekrutierung eines fokalen Adhäsionskomplexes an die zytoplasmatische Domäne von β1 Integrinen und zur Aktivierung von nachgeschalteten Signalwegen, wie der Fokal Adhesion Kinase (FAK), der Integrin Linked Kinase (ILK) und einem Aktinzytoskelett-Rearrangement. In der vorliegenden Arbeit wurde untersucht, welche Rolle Integrine und Integrinsignalwege für die Invasin und YadA vermittelte Adhäsion spielen und wie sich dies nachfolgend auf die Yop-Injektion auswirkt. Hierfür wurden Zellen mit Ye infiziert und mithilfe eines Adhäsionsassays, die Adhäsion von Ye an Zellen bestimmt. Zum Einsatz kamen verschiedene transgene Zelllinien und Yersinia Mutantenstämme. Es konnte gezeigt werden, dass YadA oder Invasin auf Bakterienseite sowie β1 Integrine bei GD25 Fibroblasten Grundvoraussetzung für die Adhäsion sind. Bei den hier gewählten Infektionsbedingungen für die Adhäsion, bei denen die Bakterien ohne weitere Zentrifugationsschritte auf Zellen gegeben wurden, zeigte sich generell, dass YadA vermittelt wesentlich mehr Bakterien an Zellen binden können als Invasin vermittelt. Die zytoplasmatische Domäne von β1 Integrinen, die zur Integrinaktivierung benötigt wird, ist für die Invasin vermittelte Adhäsion wichtig, spielt aber für die YadA vermittelte Adhäsion nur eine untergeordnete Rolle. Diese Ergebnisse zeigen prinzipielle Unterschiede in der Interaktion von Invasin und YadA mit β1 Integrinen. Eine Aktivierung der Integrine mit Mangan und damit erhöhte Ligandenaffinität hatte keinen Effekt auf die Adhäsion. Ebensowenig hat ein Fehlen der Integrin Linked Kinase, welche Integrine indirekt mit dem Aktinzytoskelett verbindet, einen Einfluss auf die Adhäsion. Wird die Integrin-induzierbare Aktinpolymerisation durch CytochalasinD inhibiert, kann die Adhäsion jedoch signifikant reduziert werden. Zudem wurde gezeigt, dass die Focal Adhesion Kinase nicht für die YadA oder Invasin vermittelte Adhäsion benötigt wird. Im Unterschied zur Adhäsion an Fibroblasten bindet Ye über YadA auch β1 Integrin-unabhängig an IMCD Epithelzellen. Nachfolgende Untersuchungen ergaben, dass die YadA vermittelte Adhäsion auch über Integrine der αV-Familie erfolgen kann.