Proteomanalyse von Streptococcus pneumoniae

Bracht, Dagmar

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde das Proteom des humanpathogen Erregers Streptococcus pneumoniae analysiert und für vergleichende Proteomstudien verwendet. Dazu wurde die zweidimensionale Gelelektrophorese für die Proteomanalyse etabliert. Das Gesamtproteom wurde in drei weniger komplexe Subproteome - Zytoplasma, Membranproteine und Sekretom - fraktioniert. Mittels Massenspektrometrie wurden 2000 Proteinspots analysiert. Davon konnten 1120 identifiziert werden, die insgesamt 240 verschiedene Proteine repräsentierten. Viele der identifizierten Proteine waren in mehr als einem Subproteom präsent. Aus den erhaltenen Daten wurden Mastergele erstellt, die eine Evaluierung der erhaltenen Daten in Korrelation zum Genom zuließen. Die Mastergele dienten anschließend als Grundlage für eine vergleichende Proteomanalyse. Das Proteom des virulenten S. pneumoniae Stammes D39 wurde im substraktiven Ansatz mit dem Expressionsprofilen einer isogenen pavA-Mutante verglichen. Vorherige Arbeiten zeigten, dass die Inaktivierung des pavA-Gens zu einer Verminderung der Virulenz im experimentellen Meningitis- und Sepsis-Modell der Maus führte. Unterschiede in den Proteomen des Wildtypstammes und der isogenen pavA-Mutante sollten daher potenziell mit der Virulenz von Pneumokokken korreliert sein. Es konnten zwei differenziell regulierte Proteine detektiert werden, von denen ein Protein identifiziert werden konnte. Das regulierte Protein, spr0408 in der Genomdatenbank von S. pneumoniae R6, ist die ATP-bindende Domäne eines ABC Glutamintransporters. Für die Komponenten des ABC-Glutamintransporters von Gruppe B Streptokokken wurde eine Beteiligung an der Virulenz beschrieben (Tamura et al., 2002). Das glnQ-Gen (spr0408) wurde durch Mutagenese in verschiedenen Pneumokokkenstämmen inaktiviert. Virulenzstudien von S. pneumoniae D39 und der isogenen glnQ-Mutante im Sepsis-Modell der Maus zeigten keine signifikant attenuierte Virulenz der Mutante.

In this work, the proteome of the human pathogen Streptococcus pneumoniae was analyzed and used for comparative proteome studies. In addition, two-dimensional gel electrophoresis for the proteome analysis was established. The proteome was divided into three less complex subproteomes – cytoplasmic proteins, membrane-associated proteins and the secretome. Over 2000 protein spots were analyzed by MALDI-TOF-MS, and 1120 of these could be identified, presenting 240 different proteins. Many of the identified proteins were present in more than one subproteome. From the received data, master gels were generated, allowing an evaluation of the received data in correlation to the genome. The master gels provided a basis for a comparative proteome analysis. The proteome of the virulent S. pneumoniae strain D39 was compared in a substractive approach with the expression profile of an isogenic pavA mutant. Previous work showed that an inactivated pavA gene led to a reduction of virulence in an experimental meningitis- or sepsis mouse model. Differences in the expression profiles of wildtype strain D39 and its corresponding isogenic pavA mutant could therefore be potentially correlated with the virulence of pneumococci. Comparing the different expression profiles, two differentially expressed proteins could be detected, and one of these proteins could be identified. The identified protein GlnQ (gene: spr0408) is the ATP-binding domain of an ABC transporter responsible for glutamine transport. For group B streptococci, a role of components of the ABC transporter responsible for glutamine transport in the virulence of pneumococci was described (Tamura et al., 2002). The glnQ gene was mutated in different pneumococcal strains, leading to inactivation of the corresponding GlnQ protein. However, comparative virulence studies in a mouse model of septicaemia, using S. pneumoniae D39 and its isogenic glnQ mutant did not show significantly attenuated virulence of the glnQ mutant.

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Bracht, Dagmar: Proteomanalyse von Streptococcus pneumoniae. 2005.

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