Yersinia enterocolitica YscV: Charakterisierung einer essentiellen Komponente des Typ-III-Proteintransportapparates

Faber, Franziska

Yersinia enterocolitica ist ein gastroenteritischer Krankheitserreger, welcher vor allem durch kontaminierte Lebensmittel übertragen wird. Für die Virulenzausprägung benötigt Y. enterocolitica ein Typ-III-Proteinsekretionssystem (T3SS), welches der Translokation von Virulenzproteinen (Yops) in verschiedene Wirtszellen dient, um Mechanismen der Immunabwehr zu unterwandern. In dieser Arbeit wurde YscV, eine essentielle Komponente des Yersinia T3SS, charakterisiert. YscV ist ein Membranprotein mit einer großen zytoplasmatischen Domäne. Bisher gibt es kaum Daten zur Struktur und Funktion von YscV. In dieser Arbeit konnte nun durch die Analyse der zytoplasmatischen Domäne YscVc mittels Gelfiltration und nativer Gelelektrophorese-Techniken übereinstimmend gezeigt werden, dass YscVc oligomerisiert. Dabei dient das Dimer offensichtlich als Grundbaustein für die weitere Polymerisation, da nur geradzahlige Oligomere nachweisbar waren. Mithilfe von Elektronenmikroskopie und Kleinwinkelstreuanalysen wurde erstmals gezeigt, dass die hocholigomeren Komplexe eine Ringstruktur einnehmen. Diese Ergebnisse erfordern ein neues Modell für die stöchiometrische und strukturelle Eingliederung von YscV in den T3S-Apparat und eröffnen neue Aspekte für mögliche Funktionen im T3-Sekretionsprozess. Weiterhin zeigte die Überexpression von YscV einen starken inhibitorischen Einfluss auf die Yop Sekretion, was eine Wechselwirkung von YscV mit Substraten des T3SS nahelegte. In anschließenden Crosslinking-Analysen konnte ein Substrat des T3SS als Interaktionspartner von YscV identifiziert werden. Es handelt sich um das T3SS Regulatorprotein YscM2, dessen T3-abhängige Ausschleusung aus der Bakterienzelle zu einer Hochregulierung der Yop-Expression führt. Dies deutet eine wichtige Funktion für YscV in der Regulation der T3-Sekretion an und könnte die pleiotropen Effekte einer yscV-Deletion erklären, welche unter anderem eine verminderte Expression mehrerer T3SS-spezifischer Operone umfassen.

Yersinia enterocolitica is a gastrointestinal pathogen which is mainly transmitted by contaminated food. The central virulence trait of Y. enterocolitica is a type III protein secretion system (T3SS) that delivers virulence proteins, called Yops, into different eukaryotic host cells to subvert the innate immune system. In this work an essential component of this T3SS, called YscV, was characterised. YscV is located in the inner membrane and comprises an N-terminal transmembrane domain as well as a large cytoplasmic domain. Up to now experimental data concerning the structure and function of YscV is scarce. In this work the oligomerisation of the cytoplasmic domain YscVc could be consistently demonstrated by gelfiltration and native-gelelectrophoresis techniques. The dimer seems to be the building block that drives the further polymerisation process since only even-numbered oligomerization states were existent. Applying electronmicroscopy and small-angle X-ray scattering it could be demonstrated that higher-ordered oligomeric complexes form ring-like structures. These results require a new model for the stoichiometric and structural arrangement of YscV within the T3SS and open new aspects for possible functions of YscV in the secretion process. Further it could be shown that YscVc overexpression in a Yersinia wild type strain results in a strong inhibition of the Yop secretion indicating an interaction between YscVc and substrates of the T3SS. Subsequent crosslinking experiments revealed a substrate of the T3SS, YscM2, as an interacting partner of YscV. YscM2 is a regulatory protein of the T3SS whose secretion by the T3SS results in an up-regulation of the yop gene expression. This result suggests a role for YscV in the regulation of the type III secretion process and could partly explain the pleiotropic effects of a yscV deletion including the reduced expression of several T3SS-specific operons.

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Faber, Franziska: Yersinia enterocolitica YscV: Charakterisierung einer essentiellen Komponente des Typ-III-Proteintransportapparates. 2011.

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