S-Schicht (Glykosylierung) für Tannerella Biofilmbildung
Abstract
Ermittlung des Einflusses der S-Schicht und ihrer Glykosylierung auf die Biofilmbildung des orales Pathogens Tannerella forsythia Die Untersuchung von Pathogenitätsmechanismen von oralen Bakterien wie den Parodontoseerregern Tannerella forsythia, Porphyromonas gingivalis und Treponema denticola ist von biomedizinischer Relevanz. Voraussetzung für die Entstehung von Parodontose ist ein bakterieller Biofilm. Daher ist das detaillierte Verständnis der Biofilmbildung, sowohl von Monospezies- als auch von Multispezies-Biofilmen, entscheidend für die Entwicklung von Strategien, um gezielt in diesen Prozess einzugreif¬en. Dadurch könnte das Fortschreiten einer Infektion und folglich die Entstehung von Parodontose verhindert werden. Das anaerobe, parodontal-pathogene Bakterium T. forsythia ist Gegenstand dieses Projekts; es ist ein “später Besiedler” des Multispezies-Plaque-Biofilms in den Zahntaschen. Untersuchungen am Gast¬institut haben gezeigt, dass T. forsythia eine einzigartige Zellhülle besitzt. Diese ist aus zwei ko-assemblierenden und 2D-kristallisierenden S-Schichtproteinen aufgebaut und mehrfach mit einem ungewöhnlichen Oligosaccharid modifiziert. Diese Eigenschaft ist insofern interessant als speziell Zelloberflächenstukturen die Ausbildung und/oder Architektur von Biofilmen beeinflussen können. Der Umstand, dass die S-Schichtproteine und ein mögliches Exportsystem unter Biofilmbedingungen hochreguliert sind unterstützt diese Annahme. Erste Daten zeigen, dass das TfsB S-Schichtprotein die Aggregation von T. forsythia Zellen unterbindet, während die Oberflächenadhäsion der Zellen verstärkt ist; außerdem zeigt eine Mutante mit einem verkürzten und ungeladenen S-Schichtglykan, eine effizientere Biofilmbildung. Dies lässt auf einen distinkten Regulationsmechanismus von S-Schichtbildung, Glykosylierung und Biofilmbildung schließen. Es soll hier eine detaillierte, mechanistische Untersuchung des Einflusses der Zelloberflächen¬strukturen von T. forsythia auf die Biofilmbildung erfolgen. Unsere Hypothese besagt, dass die S-Schicht von T. forsythia und ihr Glykosylierungsgrad als unmittelbare Kontaktzone des Bakteriums mit seiner Umgebung die intra- und inter-Spezieskommunikation in der Mundhöhle beeinflusst. Diese ist Voraussetzung für die Biofilmbildung, die Adhäsionsfähigkeit des Bakteriums und, demzufolge, für eine Infektion. Das biochemische und molekulare Verständnis des Zusammenhangs zwischen Zelloberflächeneingenschaften/strukturen und Biofilmbildung kann dazu beitragen, die Rolle von T. forsythia bei der Entstehung von Parodontose besser zu verstehen. Konkrete Ziele diese Projekts sind: 1) Bestimmung von optimalen Bedingungen für Biofilmbildung von T. forsythia Wildtyp-Zellen unter Testung verschiedener Substrate und Umweltfaktoren; 2) Untersuchung des Einflusses der S-Schicht und des Glykosylierungsgrades auf die Biofilmbildung mit Fokus auf die initiale Anheftung; 3) Analyse der Auswirkung der Zelloberflächeneigenschaften von T. forsythia auf die Ausbildung von Multispezies-Biofilmen. T. forsythia S-Schicht- und Glykosylierungsmutanten (mit Fokus auf die modifizierte Pseudaminsäure als bekanntes Adhäsin von pathogenen Bakterien, und auf N Acetylman¬nosaminuronsäuren, da beide einen Ladungsbeitrag leisten) sowie rekombinante S Schichtproteine und das S-Schichtglykan sind verfügbar.
Biofilm-Formation S-Schicht Pathogenität Glykosylierung Interspeizies Kommunikation
Publikationen
Glycobiology aspects of the periodontal pathogen Tannerella forsythia
Autoren: Posch, G; Sekot, G; Friedrich, V; Megson, Z A; Koerdt, A; Messner, P; Schäffer C. Jahr: 2012
Originalbeitrag in Fachzeitschrift
Mitarbeiter*innen
BOKU Partner
Externe Partner
Max-Planch Institut für terrestrische Mikrobiologie
Dr. Kai Thormann
Partner