TY - THES A1 - Bartlitz, Christin T1 - Das zymogene Granulamembranglykoprotein 2 als Schalter für die Wirtsspezifität und Individualität von Darminfektionen T1 - The major zymogen granule membrane glycoprotein 2 as switch for host specificity and individuality of intestinal infections N2 - Das zymogene Granulamembranglykoprotein 2 (GP2) wird hauptsächlich in den Acinuszellen des Pankreas und auf den M-Zellen der Peyer-Plaques im Dünndarm exprimiert. Bakterien sind in der Lage, mittels Typ 1-Fimbrien (T1F) an Zuckerreste des GP2 und somit auch an Darmzellen zu binden. Das im Pankreas sezernierte und in den Darm ausgeschiedene GP2 kann demzufolge eine derartige bakterielle Adhäsion unterbinden. Ebenso ist die Initiierung einer spezifischen mukosalen Immunantwort durch an GP2 gebundene Bakterien möglich. T1F sind bei Enterobacteriaceae häufig vorkommende, adhäsive Oberflächenorganellen und stellen einen wichtigen Virulenzfaktor für die Adhäsion von pathogenen Escherichia coli an intestinale Zellen dar. Das eigentliche Adhäsin ist dabei das FimH-Protein an der Spitze der Fimbrie. Bisher haben nur wenige Studien die Adhäsion von E. coli an GP2 untersucht. Allerdings konnten schon mehrere Studien zeigen, dass eine Variation der FimH-Sequenz generell die Bindung von Bakterien an Wirtszellrezeptoren beeinflusst. Das Ziel dieser Arbeit war daher, die Adhäsion verschiedener E. coli-Pathotypen an GP2-Isoformen von drei unterschiedlichen Säugetierarten zu vergleichen und den Einfluss der FimH-Sequenzvariation auf die Bindung hin zu untersuchen. Dafür wurde zunächst die fimH-Sequenz von 180 E. coli-Stämmen der Pathotypen enteropathogene (EPEC), enterotoxische (ETEC) und kommensale E. coli vom Menschen, Rind und Schwein bestimmt. Zwei bovine GP2-Isoformen wurden in Sf9-Insektenzellen exprimiert, welche mit jeweils zwei GP2-Isoformen von Mensch und Schwein in Bakterienbindungsstudien verwendet wurden. Zudem wurde eine Korrelation zwischen der GP2-Bindung und der FimH-Expression untersucht. Für Untersuchungen zur GP2-FimH-Interaktion wurde die Oberflächenplasmonenresonanz eingesetzt. Außerdem wurde GP2 in bovinen Darmepithelzellen exprimiert und die Zellen für Adhäsionsstudien verwendet. Aus der fimH-Analyse resultierten 60 Allele und 30 FimH-Varianten. Die Bindung von E. coli an das GP2-Protein korrelierte mit der bakteriellen FimH-Expression. Obwohl einzelne E. coli-Stämme besser oder schlechter an bestimmte GP2-Isoformen adhärierten, war weder eine generelle wirts- noch pathotypspezifische Bindung nachzuweisen. Allerdings banden die FimH-Proteine besser an die langen GP2-Isoformen. Ähnliche Ergebnisse zeigten Bindungsstudien unter Nutzung von Darmepithelzellen, die auf ihrer Oberfläche GP2 exprimierten. Einzelne E. coli-Stämme banden besser oder schlechter, generelle Aussagen konnten nicht getroffen werden. Eine In-vitro-Infektionsstudie zeigte zudem, dass eine Vorbehandlung von E. coli mit GP2 eine Bindung dieser an Darmepithelzellen reduzierte. N2 - The zymogen granule membrane glycoprotein 2 (GP2) is mainly expressed in acinus cells of the pancreas and on M cells in Peyer’s patches in the small intestine. Bacteria are able to bind to sugar residues of GP2 and, thus, also to intestinal cells by using type 1 fimbria (T1F). GP2 secreted by the pancreas and excreted into the intestine can, therefore, prevent such bacterial adhesion. Likewise, the initiation of a specific mucosal immune response by bacteria bound to GP2 is possible. T1F are common adhesive surface organelles in Enterobacteriaceae and are an important virulence factor for the adhesion of pathogenic Escherichia coli to intestinal cells. The actual adhesin is the FimH protein on top of the T1F. So far, only a few studies have investigated the adhesion of E. coli to GP2. However, several studies have shown that a variation of the FimH sequence generally influences the binding of bacteria to host cell receptors. Therefore, the aim of this study was to compare the adhesion of different E. coli pathotypes to GP2 isoforms of three different mammalian species and to investigate the influence of FimH sequence variation on binding. Initially, the fimH sequence of 180 E. coli of the pathotypes enteropathogenic (EPEC), enterotoxic (ETEC) and commensal E. coli from human, cattle and pig were determined. Two bovine GP2 isoforms were expressed in Sf9 insect cells, which were used in bacterial binding studies with two GP2 isoforms each from human and pig. Additionally, a correlation between GP2 binding and FimH expression was investigated. Surface plasmon resonance was used for studies on GP2-FimH interaction. Furthermore, GP2 was expressed in bovine intestinal epithelial cells and the cells were used for adhesion studies. The fimH gene analysis resulted in 60 alleles and 30 FimH variants. The binding of E. coli to the GP2 protein correlated with bacterial FimH expression. Although individual E. coli adhered better or worse to certain GP2 isoforms, neither a general host-specific nor a general pathotype-specific binding could be detected. The GP2-FimH interactions were more pronounced in the long GP2 isoforms and were dependent on the individual FimH variants. Binding studies using intestinal epithelial cells that expressed GP2 on the surface showed similar results. Individual E. coli strains bound better or worse, general statements could not be made. An in-vitro infection study showed that pre-treatment of E. coli with GP2 reduced binding to intestinal epithelial cells. KW - Intestinale Zelllinien KW - Intestinal cell lines KW - Adhäsion KW - GP2-Isoformen KW - E. coli-Pathotypen KW - Adhesion KW - GP2 isoforms KW - E. coli pathotypes KW - Darm KW - Glykoproteine KW - Zelladhäsion KW - Escherichia coli KW - Zelllinie Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-69091 ER -