Functional analysis of Helicobacter pylori FrpB4 in adherence and role of the host protein IQGAP1 in apoptosis modulation

Beschreibung

Das Bakterium Helicobacter pylori (H. pylori) besiedelt den menschlichen Magen und verursacht gastrische Pathologien, wie Gastritis, Magengeschwüre und Magenkrebs. Ein wichtiger Virulenzfaktor des Bakteriums ist die Adhärenz an das gastrische Epithel, die eine dauerhafte Besiedlung des Bakteriums im Magen unterstützt. Die Adhärenz erleichtert auch die Translokation weiterer Virulenzfaktoren wie CagA (cytotoxin associated antigen) in die Wirtszelle. Einige Adhäsine von H. pylori sind bereits charakterisiert worden, aber es wird angenommen, dass weitere, bislang unbekannte Adhärenz-vermittelnde Faktoren am Kolonisierungsprozess beteiligt sind. Im Zentrum der H. pylori-Forschung steht desweiteren das CagA Protein, insbesondere hinsichtlich der Induktion von Signaltransduktionskaskaden und deren Folgewirkungen in der Wirtszelle, und seiner möglichen onkogenen Rolle bei der Entstehung des Magenkarzinoms. In der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluß des Eisen-regulierten äußeren Membranproteins FrpB4 auf die Adhärenz und die Wirtszell-Translokation von CagA untersucht. Die Inaktivierung des frpB4 Gens in H. pylori erhöhte die Adhärenz des Bakteriums an gastrischen Magenepithelzellen; Grund dafür war eine höhere Phospholipase-Aktivität, vermittelt durch das äußere Membranprotein PldA (Phospholipase A). Die Deletion des pldA Gens im frpB4-negativen H. pylori-Stamm reduzierte die Adhärenz, was auf eine Rolle von PldA bei der Adhäsion schließen läßt. Eine Infektion von gastrischen Epithelzellen mit der frpB4 Mutante im Vergleich zum H. pylori- Wildtypstamm resultierte darüber hinaus in höheren Levels von phopshoryliertem CagA im Wirtszellzytoplasma. Im Gegensatz zur Infektion mit dem Wildtyp-Bakterium konnte phopshoryliertes CagA in Maus-Fibroblasten nachgewiesen werden, die mit der frpB4 Mutante infiziert wurden; dieses eröffnet nun die Möglichkeit, die CagA-Wirkung auch in Mauszelllinien studieren zu können. Ein weiterer Aspekt dieser Arbeit war die Untersuchung der Wirtszellinteraktionen von CagA; es wurde dabei ein neuer Interaktionspartner entdeckt: IQGAP1 (IQ motif containing GTPase activating protein 1), ein Protein, welches bei der Regulation des Aktin-Zytoskeletts eine Rolle spielt, und an verschiedenen Signaltransduktionskaskaden beteiligt ist, die in der Krebsentstehung wichtig sind. Eine mittels RNA-Interferenz herbeigeführte Verminderung der IQGAP1- Expression bewirkte eine Erhöhung der Resistenz gegenüber H. pylori- sowie chemisch induzierte Apoptose. Es konnte gezeigt werden, dass IQGAP1 bei der Apoptose-Induktion mit Keratin 18 interagiert, eine essentielle Bedingung für die Ausbildung des sogenannten DISC (Death Inducing Signaling Complex). In Abwesenheit von IQGAP1 ist der DISCKomplex nicht funktionsfähig, was die Aktivierung der Caspase 8 verhindert und damit letzendlich den programmierten Zelltod verhindert. Die Ergebnisse der Arbeit verdeutlichen die Rolle von Keratin und IQGAP1 in der Apoptose-Regulation; diese Erkenntnisse können für neue therapeutische Ansätze zur Behandlung des Magenkarzinoms von Bedeutung sein.

Autor*in

Malvika Pompaiah

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CagA Helicobacter pylori IQGAP1 frpB4

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