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Proteinbiochemische Charakterisierung von Antigenen pathogener Prototheken-Spezies (2016)

Art

Hochschulschrift

Autor

Irrgang, Alexandra (WE 10)

Quelle

Berlin: Mensch und Buch Verlag, 2016 — IV, 79 Seiten

ISBN: 978-3-86387-731-6

Verweise

URL (Volltext): https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/4531

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Abstract / Zusammenfassung

Prototheken sind einzellige, saprophytisch lebende Algen. Obwohl sie phylogenetisch der Gruppe der Grünalgen angehören, sind diese Mikroorganismen chlorophylllos und besitzen damit einen obligat heterotrophen Stoffwechsel. Kulturmorphologisch ähneln sie Hefen der Gattung Candida, können von diesen aber mikroskopisch leicht durch die fehlende Sprossung unterschieden werden. Prototheken weisen eine asexuelle Vermehrung durch die Bildung endogener Tochterzellen auf. Medizinisch und veterinärmedizinisch sind die Mikroalgen von Bedeutung, da einige Arten Infektionen (sogenannt Protothekosen) beim Mensch und Tier hervorrufen. Dabei verfügen Prototheken über alle Voraussetzungen, die hochpathogene Erreger benötigen: eine stabile und strapazierfähige Zellwand, Widerstandfähigkeit gegenüber physikalischem, chemischem oder mechanischem Stress, Ausbildung von Dauersporen und limitierte Behandlungsmöglichkeiten. Trotz allem sind Protothekosen sehr seltene Erkrankungen. Der jeweilige Erreger sowie Verlauf und Lokalisation der Erkrankung variieren dabei zwischen den verschiedenen Wirtsspezies. Protothekosen können sowohl lokal begrenzt auftreten, häufig in Form kutaner oder subkutaner Manifestation, oder einen disseminierten Verlauf nehmen. Die zugrunde liegenden Mechanismen der Pathogenese sind dabei noch weitgehend unbekannt. Um Grundlagen zum Verständnis des Infektionsverlaufes zu schaffen, sollten in dieser Arbeit immunreaktive Proteine von Prototheca zopfii GT2 durch Western Blot Analysen detektiert und mittels MALDI-TOF MS identifiziert werden. Im ersten Abschnitt wurden hierfür Seren experimentell infizierter Kaninchen verwendet. Mit den enthaltenen Antikörpern konnten im Western Blot 24 antigene Proteine von P. zopfii GT2 detektiert werden, welche auch für die weiterführende Analyse per MALDI-TOF MS genutzt wurden. Davon gelang im Folgenden die Identifikation von 15 Proteinen. Bei diesen handelte es sich vorrangig um regulatorische Proteine und Enzyme des Stoffwechsels. Einige dieser Proteine (Malatdehydrogenase (MDH), Hitzeschockprotein 70 (Hsp70), Elongationsfaktor 1-alpha (EF-1α), 14-3-3 Protein) sind als immunreaktive Proteine anderer eukaryotischer Pathogene bekannt. Weiter wurde auch die Kreuzreaktivität der leporinen anti-P. zopfii GT2 Seren mit Proteinen von P. zopfii GT1 und P. blaschkeae getestet. Diese erwies sich als sehr hoch. 48 der kreuzreaktiven Proteine konnten ebenfalls per MALDI-TOF MS bestimmt werden. ATPase, MDH, EF-1α, Hsp70 wurden bei allen untersuchten Spezies bzw. Genotypen als antigene Proteine identifiziert. Im zweiten Abschnitt wurden analoge Untersuchungen anhand natürlicher caniner Infektionsseren durchgeführt. Auch hier konnte eine sehr starke Kreuzreaktivität verzeichnet werden. Insgesamt wurden 198 Proteinspots mittels MALDI-TOF MS analysiert. Für 86 Proteine gelang eine Identifikation. Auch hier handelte es sich zum größten Teil um Proteine der Regulation, Replikation, Proteinexpression und um enzymatische Stoffwechselproteine. Auffällig ist, dass auch hier MDH, Hsp70, EF-1α und ein 14-3-3 Protein als immunreaktive Proteine nachgewiesen wurden. Diese spielen auch eine Rolle bei Infektionen mit den eukaryotischen Erregern Anisakis sp. Schistosoma sp. und Cryptococcus sp. Außerdem wurden Glyceraldehyd-3-phosphat- Dehydrogenase (GAPDH), Triosephosphatisomerase, Enolase und Succinyl-CoA Synthetase als antigene Proteine bestimmt. Diesen sogenannten Housekeeping- Enzymen kommt bei einer Reihe von Pathogenen eine gesonderte Rolle als oberflächenassoziierte Virulenzfaktoren zu. In ersten Untersuchungen konnte in der vorliegenden Arbeit der Nachweis erbracht werden, dass GAPDH an der Zelloberfläche von P. blaschkeae exprimiert wird. Dies legt die Vermutung nahe, dass GAPDH am Infektionsgeschehen von P. blaschkeae bei der bovinen Protothekenmastitis beteiligt ist und dass P. zopfii GT2 möglicherweise über andere oberflächenassoziierte Stoffwechselenzyme verfügt. Weiterführende Untersuchungen bezüglich der Beteiligung von Enzymen am Infektionsgeschehen durch ihre Aktivität an der Zelloberfläche werden dringend benötigt.