Protein O-Glykosylierung in Tannerella und Pathogenität

Das anaerobe, orale, Biofilm bildende Pathogen Tannerella forsythia (Tf) ist ein wichtiger Parodontose-Erreger. Auf Grund ihrer vermehrten Entdeckung in pathogenen Bakterien besteht derzeit großes Interesse an der Erforschung von Glykosylierungssystemen; speziell Kohlenhydrate in der Zellhülle sind für das Wechselspiel von Pathogenen und Wirt entscheidend. Für das Verständnis von Virulenzmechanismen und der darauf basierenden Entwicklung therapeutischer Ansätze ist demzufolge das molekulare Verständnis der Oberflächenkohlenhydrate von Pathogenen Voraussetzung. Obwohl die Genomsequenz von Tf verfügbar ist, ist nur wenig über die Zellbiologie und Glykobiologie dieses Pathogens bekannt. Tf ist das einzige bekannte Gram-negative Bakterium, dessen äußerste Zellhülle aus einer 2D kristallinen Anordnung von Glykoproteinen gebildet wird. Diese sogenannte S-Schicht ist ein Virulenz¬faktor von Tf und trägt dazu bei, die Wirtsimmunabwehr zu verzögern. Die Einzigartigkeit der Zellhülle von Tf wird durch seine Glykobiologie bestimmt (laufendes FWF-Projekt). Die S-Schicht von Tf wird durch Co-Assembly von zwei unterschiedlichen Glykoproteinen gebildet, die mehrfach mit identen, komplexen O-Glykan modifiziert sind. Ein neuartiges raues LPS verankert die S-Schicht in der äußeren Membran, in die weitere antigene, hochmolekulare Glykoproteine eingelagert sind. Einige von ihnen werden, genauso wir die S-Schichtglykoproteine, vermehrt während des Biofilmwachstums von Tf gebildet. Ziel dieses Forschungsprojekts ist es, auf molekularer Ebene Einsicht in das O-Glykosylierungs¬system von Tf zu bekommen. Entscheidend ist die kürzliche Entdeckung, dass mehrere Tf Proteine mit dem „S-Schichtglykan“ modifiziert sind. Unsere Hypothese besagt, dass eine Vielzahl von Proteinen auf das S-Schicht-Glykosylierungssystem zugreift, weshalb es als generelles Glykosylierungssystem von entsprechend hoher Relevanz für das Bakterium angesehen werden kann. Das Vorhandensein einer terminalen, modifizierten Pseudaminsäure im S-Schichtglykan legt nahe, dass das Glykan neben seinem nachgewiesenen Einfluss auf die Biofilmbildung, eine entscheidende Funktion bei der Pathogenitäts¬bildung und folglich auch bei der Entstehung von Parodontose hat. Zur Erforschung des Tf O-Glykosylierungssystemes und seines Beitrags zur Pathogenitätsbildung beinhalten unsere Forschungsziele: A) Molekulare Charakterisierung von Schlüsselmodulen des S-Schicht-Glykosylierungssystems; B) Untersuchung des Einflusses der Oberflächenglykosylierung auf die Immunantwort; C) Präzisierung des Bezugs zwischen Oberflächenglykosylierung und Biofilmbildung von Tf, wofür Mutanten mit definierten Defekten in ausgewählten Genen des Glykosylierungssystems herangezogen werden. Die molekulare Charakterisierung des generellen O-Glykosylierungssystems und die Untersuchung seines Einflusses auf die Physiologie von Tf können zum Verständnis bisher unbekannter Strategien zur Pathogenitätsbildung Gram-negativer Bakterien beitragen. Daraus können sich neue Ansatzpunkte sowohl für die Pathogenabwehr und somit für die Verhinderung von Parodontose als auch für die Entwicklung neuer Diagnosemöglichkeiten ergeben.