@phdthesis{Galka2007,
  author    = {Galka, Frank},
  title     = {Untersuchungen zum Proteom und zur Funktion von sekretierten Proteinen und {\"a}ußeren Membranvesikeln von Legionella pneumophila},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-27075},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2007},
  abstract  = {Das Gram-negative Bakterium Legionella pneumophila ist der Haupterreger der humanen Legion{\"a}rskrankheit, einer schweren atypischen Pneumonie. Aufgrund mangelnder Diagnostik bleibt L. pneumophila als Krankheitsverursacher jedoch oft unerkannt. Neuesten Sch{\"a}tzungen des Kompetenznetzwerkes f{\"u}r ambulant erworbene Pneumonien (CAPNETZ) zufolge k{\"o}nnten Legionellen in Deutschland f{\"u}r j{\"a}hrlich ca. 21 000 Pneumonien verantwortlich sein, etwa doppelt so viele F{\"a}lle wie bisher angenommen. Die Pathologie der humanen Infektion zeichnet sich durch extrazellul{\"a}re Effekte aus, f{\"u}r die in den letzten Jahren vielf{\"a}ltige sekretierte Effektormolek{\"u}le (SSPs) verantwortlich gemacht wurden. Dar{\"u}ber hinaus tragen spezielle Sekretionsmaschinen wie das Dot/Icm Typ-IV-Sekretionssystem sowie ersten Hinweisen entsprechend Membranvesikel, die von der {\"a}ußeren Membran der Bakterien abgeschn{\"u}rt werden (OMVs), zur intrazellul{\"a}ren Pathogenit{\"a}t von L. pneumophila bei. In der vorliegenden Dissertation bildet die umfassende Charakterisierung des Sekretoms von L. pneumophila den Schwerpunkt. Diese ist untergliedert in (i) Untersuchungen zur OMV-Produktion im Lebenszyklus von L. pneumophila, (ii) Proteomcharakterisierung der Sekretomfraktionen SSP und OMV und (iii) funktionale Analyse der Sekretomfraktionen. F{\"u}r einen Beitrag von OMVs zur L. pneumophila-Pathogenese ist deren Produktion w{\"a}hrend extra- und intrazellul{\"a}ren Wachstums essentiell. Mit Hilfe verschiedener Mikroskopie-Techniken wird in dieser Dissertation gezeigt, dass die Abschn{\"u}rung von OMVs sowohl extrazellul{\"a}r als auch intrazellul{\"a}r in Legionella-spezifischen Phagosomen stattfindet und von einer intakten Bakterienmembran erfolgt. Des Weiteren werden OMVs nicht nur w{\"a}hrend der exponentiellen, sondern auch w{\"a}hrend der station{\"a}ren Phase produziert. Diese Beobachtung ist bedeutend, weil sich L. pneumophila w{\"a}hrend der postexponentiellen Phase in die transmissive Form mit voller Virulenz differenziert und sich der Wechsel in die virulente Form folglich auch in der Zusammensetzung der OMVs widerspiegeln k{\"o}nnte. Der zweite Teil besch{\"a}ftigt sich mit der Proteomanalyse der Sekretomfraktionen. Die Proteinidentifikation ergab 181 nicht-redundante Proteine im L. pneumophila-Sekretom, von denen 107 f{\"u}r die SSP-Fraktion und 33 f{\"u}r die OMV-Fraktion hochspezifisch sind. In beiden Fraktionen sind insgesamt 22 Typ-II-Sekretionssubstrate enthalten, die verschiedene degradierende Enzymaktivit{\"a}ten aufweisen. Außerdem wurden 38 bisher putative Typ-II-Substrate, 3 Typ-IV-Substrate und 7 Eukaryoten-{\"a}hnliche Proteine detektiert. Die Analyse der Verteilung der Proteine zeigt, dass der prozentuale Anteil der „Virulenz-/Pathogenese"-Proteine in der OMV-Fraktion mit 24\% gegen{\"u}ber 11\% in der SSP-Fraktion mehr als doppelt so hoch liegt. Acht Faktoren, u. a. das Mip-Protein, einer der Haupt-Virulenzfaktoren von L. pneumophila, sind nur auf OMVs beschr{\"a}nkt. Dies k{\"o}nnte darauf hindeuten, dass OMVs als spezifische Transportmittel f{\"u}r Virulenz-assoziierte Effektoren dienen. In der funktionalen Analyse der SSP- und OMV-Fraktionen wurden anhand verschiedener Techniken Aspekte untersucht, die w{\"a}hrend des Infektionsprozesses eine Rolle spielen. Dabei zeigt sich, dass SSPs und OMVs proteo- und lipolytische Enzymaktivit{\"a}ten besitzen, die zur Zerst{\"o}rung der Alveolaroberfl{\"a}che, zur Transmigration der Bakterien durch Lungenepithelbarriere und Basallamina und letztendlich zur Ausbreitung von L. pneumophila im Lungengewebe und zur Milz beitragen k{\"o}nnten. Jedoch konnten f{\"u}r OMVs keine naheliegenden zytotoxischen oder zytolytischen Eigenschaften nachgewiesen werden. In Alveolarepithelzellen k{\"o}nnen sie ein spezifisches Zytokinsekretionsprofil induzieren, was ihre modulierenden Effekte auf Wirtszellen best{\"a}tigt. Die gezeigte Bindung von OMVs an Alveolarepithelzellen bildet die Voraussetzung f{\"u}r eine Interaktion mit den Wirtszellen. Ob dabei eine Fusion mit der Zytoplasmamembran und ein m{\"o}glicher Transfer von Effektoren in die Wirtszelle stattfinden, bleibt zu kl{\"a}ren. Abschließend werden diskutierte Funktionen sekretierter OMVs w{\"a}hrend der L. pneumophila-Infektion in einem Modell zusammengefasst. Diese neuen Ergebnisse zum Proteom des Sekretoms und zur Funktion von L. pneumophila-OMVs tragen zum besseren Verst{\"a}ndnis der Interaktion von L. pneumophila mit seiner Umwelt und der Pathogenese bei. Gleichzeitig liefern sie eine wichtige theoretische Grundlage f{\"u}r zuk{\"u}nftige Forschungsarbeiten {\"u}ber Interaktionsprozesse und beteiligter Effektoren, deren tiefgreifendes Verst{\"a}ndnis die Vorraussetzung f{\"u}r die Entwicklung neuer Strategien in der Therapie von Legionella-Infektionen bildet.},
  language  = {de}
}