Typ VI Sekretionssysteme in Photorhabdus luminescens
Bakterien leben in komplexen ökologischen Nischen, die sie zwingen, mit verschiedenen Mikroorganismen zu interagieren, wodurch sie verschiedene Interaktionsmechanismen entwickeln, um ihre Fitness zu optimieren. Sekretionssysteme sind für Bakterien unerlässlich, um i) Oberflächenstrukturen für die Adhäsion zu erzeugen, ii) die Aggregation und bakterielle Motilität zu fördern, iii) Zelleffektoren abzusondern, die Wirtszellen zerstören und umprogrammieren. Das breite Spektrum bakterieller Sekretionssysteme dient als Angriffsapparat auf die Wirtszellen. Die Sekretionssysteme befähigen Bakterien, sowohl im Wettbewerb mit anderen Mikroben zu bestehen als auch Nukleinsäuren auszutauschen, was die Virulenzentwicklung entscheidend beeinflusst. Das Typ VI Sekretionssystem (T6SS) ist eine zellhüllenübergreifende Maschine, die toxische Effektorproteine in eukaryotische und prokaryotische Zellen überträgt und eine zentrale Rolle bei der Pathogenese sowie im bakteriellen Wettbewerb spielt. Das T6SS wurde 2006 beschrieben und ist unter Proteobakterien weit verbreitet. Es besteht aus 13 konservierten, essenziellen Kernkomponenten und mehreren Hilfskomponenten. Die genaue Rolle des T6SS ist noch nicht geklärt. Untersuchungen des T6SS in verschiedenen Pathogenen haben zu widersprüchlichen Ergebnissen geführt, die von essenziell über irrelevant bis hin zu inhibierend für die Virulenz reichen. Außerdem wird das T6SS genutzt, um die soziale Dynamik der mikrobiellen Gemeinschaft zu beeinflussen. T6SS-Effektoren können in den periplasmatischen Raum koexistierender Bakterien verlagert werden, um deren Fitness zu beeinträchtigen. Diese Effektoren sind für die kontaktabhängige Wachstumshemmung erforderlich und verfügen über zugehörige Inhibitorproteine (Immunitätsproteine), die die jagenden Mikroorganismen (hunter) vor Selbstvergiftung schützen. Photorhabdus luminescens ist ein Gram-negatives entomopathogenes Bakterium, das in Symbiose mit Nematoden lebt. Seine Fähigkeit zur Interaktion mit verschiedenen Organismen (Pflanzen, Nematoden und Larven) zu interagieren und in verschiedenen Umgebungen zu leben (im Hämocoel der Larven, im Darm der Nematoden und in der Rhizosphäre), macht diesen Mikroorganismus zu einem interessanten Kandidaten für die Erforschung seiner T6SS-Waffenmaschinerie und der T6SS-assoziierten Effektoren.
In diesem Projekt werden die T6SS-Sekretionssysteme in P. luminescens mit Hilfe multidisziplinärer Ansätze untersucht. Die bioinformatische Analyse ergab vier verschiedene T6SS, die eine unterschiedliche Genorganisation aufweisen, sowie einen Pool von T6SS-verwandten Effektoren. Die Charakterisierung dieser Effektoren, ihre Wirkungsweise und ihre Einschleusung in die Wirtszellen sowie ihr Einfluss auf die Fitness von Photorhabdus erfolgt mit Hilfe molekularbiologischer Techniken, Mikroskopie und Proteinvorhersagetools und neue therapeutische Lösungen zur Bekämpfung von Krankheitserregern ermöglichen.
Pisarz, F.; Glatter, T.; Süss, D-T. M.; Heermann, R.; Regaiolo, A. (2024). The Type VI secretion systems of the insect pathogen Photorhabdus luminescens are involved in interbacterial competition, motility and secondary metabolism. The Microbe. doi: org/10.1016/j.microb.2024.100067
Leitung
Dr. Alice Regaiolo
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