@phdthesis{Koehler2000,
  author    = {K{\"o}hler, Rolf},
  title     = {Entwicklung eines GFP-Reportersystems in Legionella und molekularbiologische Funktionsanalyse des Legionella Mip-Proteins},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-1594},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2000},
  abstract  = {Das fakultativ intrazellul{\"a}re Bakterium Legionella pneumophila wurde erstmals 1977 als Erreger der Legionellose, einer schweren atypisch verlaufenden Pneumonie identifiziert. Es besitzt ein duales Wirtssystem und kann sich sowohl in aquatischen Habitaten in Protozoen als auch in phagozytierenden Humanzellen als Pathogen vermehren. Zur Analyse der komplexen Interaktion zwischen Pathogen und Wirtszelle wurde in dieser Arbeit ein GFP (Green Fluorescent Protein)-Reportersystem etabliert und erfolgreich eingesetzt. Es erlaubt ein in vivo Monitoring von Legionella Infektionen und erm{\"o}glicht die schnelle Quantifizierung bakterieller Invasion in Wirtszellen in Abh{\"a}ngigkeit von verschiedenen Faktoren. Zur Etablierung der GFP-vermittelten Fluoreszenz wurde eine transkriptionelle Fusion des gfpmut2-Gens mit dem Legionella spezifischen mip ("macrophage infectivity potentiator")-Promoter (Pmip) konstruiert. Zus{\"a}tzlich wurde ein Vektor mit dem von Listeria stammenden sod ("super oxid dismutase")-Promoter eingesetzt. Mit diesen Vektoren transformierte Legionella-St{\"a}mme zeigten nach entsprechender Anregung eine starke Gr{\"u}nfluoreszenz und belegen somit erstmals die Funktionalit{\"a}t von GFP in Legionella. Durch den Einsatz von Fluoreszenzmikroskopie, Spektrofluorimetrie und Durchflusszytometrie (FACS-Analyse) wurden die St{\"a}mme hinsichtlich der Unterschiede in der Virulenz und der intrazellul{\"a}ren Vermehrung untersucht. Ergebnisse, die durch die zeitaufwendige Bestimmung von CFU-Werten ermittelt wurden, konnten verifiziert und damit die Validit{\"a}t des GFP-Reportersystems in Legionella best{\"a}tigt werden. Quantitative Analysen der mip-Promoteraktivit{\"a}t belegen die konstitutive Expression und zeigen, dass Unterschiede in der Virulenz nicht auf variierende mip-Promoteraktivit{\"a}t zur{\"u}ckzuf{\"u}hren sind. Dar{\"u}ber hinaus konnte der Einfluss verschiedener Phagozytose-Inhibitoren auf die Aufnahme von Legionellen in die Protozoenwirte Acanthamoeba castellanii und Hartmannella vermiformis mittels des GFP-Reportersystems quantifiziert und qualitativ bewertet werden. Durch die Verwendung des Inhibitors Cytochalasin D konnte ein Einfluss Mikrofilament-abh{\"a}ngiger Phagozytose auf die Aufnahme in H. vermiformis und A. castellanii ausgeschlossen werden. Wie in Inhibitionsstudien mit Cycloheximid und Methylamin best{\"a}tigt werden konnte, erfolgt die Phagozytose in H. vermiformis wahrscheinlich vorwiegend {\"u}ber Rezeptor-vermittelte-Endozytose. Dem Protozoenwirt A. castellanii stehen dagegen zus{\"a}tzliche M{\"o}glichkeiten der bakteriellen Internalisierung zur Verf{\"u}gung. Diese Ergebnisse best{\"a}tigen die postulierte Heterogenit{\"a}t der Aufnahme-Mechanismen innerhalb verschiedener Protozoenwirte. Nach erfolgter Phagozytose von L. pneumophila wird der endosomale Weg der Phagolysosom- Reifung blockiert, hierf{\"u}r wird die Sekretion bislang unbekannter Effektoren verantwortlich gemacht. Durch die Konstruktion von C-terminalen Mip::GFP-Fusionsproteinen sollte die Detektion einer eventuellen Translokation des Mip-Proteins als Virulenzfaktor innerhalb der Wirtszelle erm{\"o}glicht werden. Die erzeugten Fusionsproteine waren wahrscheinlich aufgrund der homodimeren Mip-Struktur instabil und wurden nicht {\"u}ber die Cytoplasmamembran hinweg transportiert. Sie erwiesen sich daher als nicht geeignet, dieser Fragestellung weiter nachzugehen. Da die in vivo Funktion von PPIasen (Peptidyl-Prolyl-cis/trans-Isomerasen) wie dem Mip-Protein in Prokaryoten bis heute weitgehend unbekannt ist, sollte im zweiten Teil dieser Arbeit versucht werden, einen Interaktionspartner zu identifizieren und den Einfluss der Dimerisierung und der PPIase-Aktivit{\"a}t des Mip-Proteins auf die Virulenz von L. pneumophila zu untersuchen. Durch Quervernetzung-Experimente konnte ein putativer, prokaryotischer Interaktionspartner des Legionella Mip-Proteins detektiert werden. Die N-terminale Aminos{\"a}ure-Sequenzierung ergab jedoch keinerlei Homologie zu bereits bekannten Legionella- oder anderen Proteinen. Es kann nicht ausgeschlossen werden, dass eine N-terminale Blockierung die Aufkl{\"a}rung der Sequenz urs{\"a}chlich verhindert. Wie in fr{\"u}heren Arbeiten gezeigt wurde, ist die PPIase-Aktivit{\"a}t des Legionella Mip-Proteins f{\"u}r die Invasion und das intrazellul{\"a}re {\"U}berleben in Protozoen, Monozyten und der Makrophagen-{\"a}hnlichen Zelllinie U937 nicht notwendig. Ein weiteres Charakteristikum des Proteins ist seine homodimere Struktur und die Assoziation mit der {\"a}ußeren Membran. In Kooperation mit der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. G. Fischer in Halle konnte durch Deletion der N-terminalen Dom{\"a}ne (AS 4-79) ein verk{\"u}rztes Dimer-defizientes Legionella Mip-Protein (L.p.FKBP-20-3, 80-213) erzeugt und biochemisch charakterisiert werden. Durch site-spezifische Mutagenese N-terminal lokalisierter Aminos{\"a}uren (K11A/D32A, Y16A/D32A und M38,42E) konnte deren Beteiligung an der Dimerisierung nachgewiesen werden. Zur Analyse des Einflusses der dimeren Ouart{\"a}rstruktur auf die Pathogenit{\"a}t wurde ein mip-negativer Stamm mit dem nur noch als Monomer vorliegenden Mip-Protein (L.p.FKBP-20-3, 80-213) in cis komplementiert und die Expression sowie Integration in L. pneumophila PhilI JR32-2.4 verifiziert. Ergebnisse aus Infektionsstudien zeigten deutlich, dass die Dimerisierung des Legionella Mip-Proteins und nicht die Isomerase-Aktivit{\"a}t f{\"u}r die Infektion von monozellul{\"a}ren Systemen entscheidend ist. Im Gegensatz dazu konnte in Tierexprimenten (Meerschweinchen) die Beteiligung der Isomerase-Aktivit{\"a}t an der Pathogenit{\"a}t von L. pneumophila nachgewiesen werden. Der Verlust der Isomerase-Aktivit{\"a}t wirkt sich, verglichen mit dem monozellul{\"a}ren System (A. castellanii), im Tiermodel wesentlich dramatischer auf das intrazellul{\"a}re {\"U}berleben aus. Mit site-spezifisch ver{\"a}ndertem Mip-Protein komplementierte Legionella-St{\"a}mme zeigten eine intrazellul{\"a}re Vermehrung in Abh{\"a}ngigkeit der gemessenen in vitro Isomerase-Restaktivit{\"a}t. Durch den Einsatz der dimerisierungsdefizienten Mip-Komplementante, L. pneumophila PhilI JR32-2.4, wurde die Notwendigkeit der Dimerisierung des Mip-Proteins auch im Tiermodell best{\"a}tigt. Durch die vorliegende Arbeit konnte gezeigt werden, dass die Funktion der Isomerase-Aktivit{\"a}t f{\"u}r die Infektion monozellul{\"a}rer Systeme und h{\"o}herer Organismen unterschiedlich ist.},
  subject      = {Legionella pneumophila},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Wagner2004,
  author    = {Wagner, Carina},
  title     = {Dictyostelium als Wirtsmodell und Funktionsanalyse des Virulenzfaktors Mip aus Legionella pneumophila},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-12488},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2004},
  abstract  = {Legionella pneumophila wurde erstmals 1977 beschrieben, nachdem der Erreger aus dem Lungengewebe eines Patienten isoliert wurde, der an einer schweren atypischen Pneumonie erkrankt war. Das Bakterium zeichnet sich durch ein duales Wirtssystem aus und kann sich sowohl in Protozoen als auch in humanen Zellen vermehren. Ein Ziel dieser Arbeit war es, wichtige Faktoren einer Legionelleninfektion seitens der Wirtszelle zu betrachten. Als Wirtsmodell diente die soziale Am{\"o}be Dictyostelium discoideum. Mit Hilfe eines von Patrick Farbrother (Universit{\"a}t K{\"o}ln) etablierten Dictyostelium DNA-Microarrays mit 5906 genspezifischen Sonden, wurde die Genexpression von D. discoideum in Reaktion auf eine Infektion durch L. pneumophila untersucht. Zur Kontrolle dienten uninfizierte Zellen, und Zellen, die mit L. hackeliae bzw. einer dotA-Mutante von L. pneumophila koinkubiert wurden. Diese beiden St{\"a}mme weisen eine verminderte Pathogenit{\"a}t bzw. ein deletiertes Pathogenit{\"a}tsgen auf. F{\"u}r den Zeitpunkt 24 h nach Infektionsbeginn wurden 140 Gene gefunden, die in D. discoideum in Reaktion auf eine Infektion mit L. pneumophila differentiell exprimiert werden. Einige Gene codieren bereits bekannte Proteine von D. discoideum. Dazu geh{\"o}ren das RtoA (ratioA, Fusion von Vesikeln), Discoidin I, CotB (spore coat Protein SP70) und die lysosomale \&\#945;-Mannosidase. Mit Hilfe von Homologie-Suchen konnte weiteren unbekannten Proteinen eine Funktion zugeteilt werden. Hierzu z{\"a}hlen die Chaperone ClpB (heat shock protein Hsp104), \&\#946;'-COP (coat protein) und drei calciumbindende Proteine. Nach Einteilung in funktionelle Kategorien, konnte gezeigt werden, dass viele Gene reguliert werden, deren Produkte am Aminos{\"a}ure-Metabolismus beteiligt sind oder bei denen es sich um ribosomale Proteine handelt. Des Weiteren wurde in dieser Arbeit das Nramp-Protein von D. discoideum n{\"a}her untersucht. Nramp transportiert zweiwertige Kationen {\"u}ber die phagosomale Membran. Es konnte festgestellt werden, dass die Aufnahme von L. pneumophila und M. avium in eine nramp-Mutante deutlich reduziert ist. Allerdings ist eine vermehrte Replikation von Legionellen und Mykobakterien in der Wirtsmutante zu beobachten. In Zusammenarbeit mit Salvatore Bozzaro (Turin, Italien) konnte gezeigt werden, dass w{\"a}hrend einer Infektion mit L. pneumophila die nramp-Expression sinkt und bereits nach 48 h ann{\"a}hernd keine nramp-RNA im Northern-Blot nachweisbar ist. Im Gegensatz dazu bleibt die nramp-Expression w{\"a}hrend einer Infektion mit M. avium relativ konstant. In Infektionsstudien konnte nachgewiesen werden, dass sich die Endozytobionten TUME1, UWE25 und UWC6 in D. discoideum vermehren k{\"o}nnen. Mit Hilfe von spezifischen Cy3-markierten 16S-rRNA Sonden wurde die intrazellul{\"a}re Zunahme der Bakterien {\"u}ber 48 h beobachtet. Zum Zeitpunkt 48 h nach Inokulation konnte eine erh{\"o}hte Anzahl der drei Endozytobionten in D. discoideum festgestellt werden. Anhand von elektronenmikro-skopischen Aufnahmen konnte gezeigt werden, dass die St{\"a}mme TUME1 und UWE25 im Zytoplasma des Wirtes von membran{\"o}sen Strukturen eng umschlossen sind. UWC6 konnte sowohl in Vakuolen als auch frei im Zytoplasma nachgewiesen werden. Die Lokalisierung der Endozytobionten entspricht ihrer Lokalisierung in ihren nat{\"u}rlichen Wirten. Ein weiteres Ziel dieser Arbeit war die Funktionsanalyse des Mip-Proteins aus L. pneumophila. Das Mip-Protein von Legionella geh{\"o}rt in die Klasse der FK506-Bindeproteine. Es besitzt Peptidyl-Prolyl cis/trans Isomeraseaktivit{\"a}t und bildet Homodimere. Mip kann an die extrazellul{\"a}re Matrix von Lungenepithelzellen binden, speziell an das Collagen IV. Mit Hilfe von Transwell-Versuchen konnte festgestellt werden, dass Mip f{\"u}r die Penetration von Legionella durch eine Barriere aus Lungenepithelzellen verantwortlich ist. Die Penetrationsf{\"a}higkeit konnte nach Hemmung der PPIase-Aktivit{\"a}t durch FK506 bzw. Rapamycin gehemmt werden. Ebenso waren Legionellen nach Hemmung der Serinproteaseaktivit{\"a}ten im Transwell-System nicht mehr in der Lage die Barriere aus Epithelzellen mit extrazellul{\"a}rer Matrix zu durchwandern. Mit Hilfe von Degradationsassays mit S35-markierter extrazellul{\"a}rer Matrix konnte gezeigt werden, dass mip-positive Legionellen extrazellul{\"a}re Matrix degradieren k{\"o}nnen. Nach Hemmung der PPIase-Aktivit{\"a}t bzw. Serinproteaseaktivit{\"a}t konnten mip-positive Legionellen extrazellul{\"a}re Matrix nicht mehr degradieren.},
  subject      = {Legionella pneumophila},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Scheuplein2023,
  author    = {Scheuplein, Nicolas Julian},
  title     = {Synthesis and Characterization of Antimicrobial Inhibitors of the "Macrophage Infectivity Potentiator" Protein and Fluorescent Probes},
  doi       = {10.25972/OPUS-32189},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-321892},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2023},
  abstract  = {This dissertation focuses on Mip (macrophage infectivity potentiator protein) inhibitors in response to increasing antibiotic resistance. The study follows an antivirulence approach, which aims to inhibit the non-essential Mip protein without exerting too much selective pressure. Three focus areas were (1) development and synthesis of a fluorescent probe for screening Mip inhibitors via fluorescence polarization; (2) design and synthesis of broad spectrum Mip inhibitors bearing a side chain; and (3) understanding the metabolism of Mip inhibitors and identification of active metabolites. A sub-study addressed the biotinylation of anti-leishmanial compounds from Valeriana wallichii rhizomes, with three tracer molecules synthesized for future pull-down experiments.},
  subject      = {Antibiotikum},
  language  = {en}
}