Functional Analysis of Different Streptococcal Invasion Mechanisms and Consequences for Intracellular Survival

Branitzki-Heinemann, Katja Clara

S. pyogenes umgeht die Immunabwehr durch verschiedenste Strategien, einschließlich durch die Invasion in Wirtszellen. Der Hauptadhärenz- und -invasionsfaktor SfbI besteht aus einer N-terminalen aromatic amino acid rich domain (AroD), der zentralen proline rich domain (ProD) und den C-terminalen Fibronektin (Fn)-binding repeats (FnBR). Während die FnBRs und ihre Interaktion mit Fn gut charakterisiert sind, gibt es keinerlei Informationen über die Funktion der AroD und der ProD. SfbI löst Integrin-clustering und Caveolae-Aggregation auf der Wirtszelloberfläche aus. Dies führt zur Aufnahme der Bakterien via großer Membraneinstülpungen. SfbI-exprimierende Streptokokken umgehen die klassische intrazelluläre Wanderroute, die normalerweise die Fusion von Bakterien-enthaltenden Kompartimenten mit Lysosomen und so die Abtötung der Bakterien zur Folge hätte. In dieser Arbeit wurde gezeigt, dass sowohl AroD als auch ProD die SfbI-abhängigen Aufnahme beeinflussen; neben der beschriebenen Aufnahme wurde ein morphologisch unterschiedlicher Mechanismus entdeckt, der mit der Formung von Membranprotrusionen einhergeht. Die Analyse von Co-Inkubationsexperimenten von Zellen mit verschiedenen Proteinkonstrukten, die entweder rekombinant exprimiert für sich allein oder gekoppelt an Latex beads, oder heterolog exprimiert von S. gordonii vorlagen, ergaben, dass bestimmte AroD Typen oder das Fehlen der ProD die typische SfbI-vermittelte Aufnahme unterdrücken: Integrin-Clustering und Caveolae-Aggregation werden verhindert; stattdessen werden Zytoskelettumordnungen und Signale der klassischen Phagozytose hervorgerufen. Außerdem wird das bakterielle Überleben von der intrazellulären Route beeinflusst. AroD vermag die SfbI-Konformation zu modulieren, mit Auswirkungen auf die Fn-Bindungseigenschaften und ProD-Charakteristika. Vermutlich modifiziert ProD Menge und Zusammensetzung der Wirtszell-Integrine und verhindert außerdem die Remodulation des Zytoskeletts durch direkte Blockierung von Arp2/3.

The human pathogen S. pyogenes subverts the host immune defense by several strategies including invasion of host cells. The major adhesion and invasion factor SfbI consists of a N-terminal aromatic amino acid rich domain (AroD), a central proline rich domain (ProD) and C-terminal fibronectin (Fn)-binding repeats (FnBR). While the FnBRs and their interaction with Fn to initiate bacterial uptake are well characterized, no information were available for the function of the AroD and the ProD. SfbI triggers integrin-clustering and caveolae-aggregation on the host cell surface subsequently leading to bacterial internalization within large membrane invaginations. SfbI-expressing streptococci avoid the classical intracellular trafficking route which normally leads to fusion of the bacterial-containing compartments with lysosomes and would result in bacterial killing. In the present study it was observed that the AroD as well as the ProD affect the SfbI-mediated uptake process; besides the already described entry a morphological different internalization mechanism which is attended by the formation of membrane protrusions was detectable. Analysis of co-incubation assays from recombinant protein-constructs, latex beads coated with recombinant protein or S. gordonii heterologous expressing distinct SfbI-constructs with host cells revealed that distinct AroD types or lack of the ProD avoid typical SfbI-mediated uptake: integrin-clustering and caveolae-aggregation were prevented; rather cytoskeleton rearrangements and signaling events of classical phagocytic processes were induced. Moreover, bacterial survival is affected by the intracellular trafficking route. AroD might modulate the SfbI protein conformation with consequences for Fn-binding capacity and ProD characteristic. ProD is supposed to modify amount and composition of host cell integrins and, moreover, to prevent the remodulation of the actin cytoskeleton by directly inhibiting Arp2/3 complex dependent actin-branching.

Vorschau

Zitieren

Zitierform:

Branitzki-Heinemann, Katja Clara: Functional Analysis of Different Streptococcal Invasion Mechanisms and Consequences for Intracellular Survival. 2013.

Zugriffsstatistik

Gesamt:
Volltextzugriffe:
Metadatenansicht:
12 Monate:
Volltextzugriffe:
Metadatenansicht:

Details anzeigen

Rechte

Nutzung und Vervielfältigung:
Alle Rechte vorbehalten

Export