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New insights into the biochemistry and target specificity of the ADP-ribosylating exotoxins Aeromonas salmonicida AexT and Pseudomonas aeruginosa ExoT
Carmen Ebenwaldner
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Zentrum für Molekulare Biologie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Molekulare Biologie
Betreuer*in
Dea Slade
DOI
10.25365/thesis.72084
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-28189.13852.312828-9
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
ADP-Ribosylierung ist eine posttranslationale Modifikation, die von vielen pathogenen Bakterien genutzt wird, um das Eindringen in Wirtszellen sowie die Ausbreitung des Erregers zu erleichtern und dem Immunsystem des Wirts zu entkommen. Ein gängiger Mechanismus ist die Störung des Zytoskeletts, entweder durch die Modifikation von Signalfaktoren oder durch die direkte Modulation von Strukturkomponenten. Die Exotoxine T und S (ExoT, ExoS) von Pseudomonas aeruginosa und das homologe Toxin (AexT) von Aeromonas salmonicida sind in der Lage, Komponenten dieser Gruppen von Proteinen zu ADP-ribosylieren. Trotz ihrer hohen Konservierung haben sie unterschiedliche Zielspektra. Bioinformatische Analysen ergaben, dass die Regionen, die den Pseudomonas-Exotoxinen ihre Substratspezifität verleihen, zwischen AexT und ExoT stark konserviert sind, während sie sich bei ExoS unterscheiden. Diese Beobachtung veranlasste uns, AexT und ExoT in Hinblick auf ihre Zielspektra und ihre Biochemie erneut zu untersuchen. Da die rekombinanten Toxine leicht aggregieren, wurden sie aus E.coli-Einschlusskörpern gewonnen. Mit Hilfe von Protein-Overlay-Assays fand ich heraus, dass sich beide Toxine selbst modifizieren, was dazu führt, dass sie in enzymatischen Assays im Vergleich zu den besser löslichen katalytischen Domänen höhere Prozessraten aufweisen. Ich konnte zeigen, dass beide Toxine Aktin und CRK-Proteine in vitro modifizieren, die jeweils als spezifisch für die Modifikation durch AexT bzw. ExoT galten. Meine Resultate weisen darauf hin, dass die ADP-Ribosylierungsaktivität der Toxine spezifisch für Arginine ist. Obwohl die Modifikation von Aktin die Aktin-Polymerisation in vitro beeinträchtigt, ist das kanonische Arginin 177 möglicherweise nicht der einzige Aminosäurerest, der in Aktin modifiziert wird. Unsere Analysen verdeutlichen die Dimensionen des Arsenals der Toxine, die eine Infektion des Wirts durch P.aeruginosa und A.salmonicida erleichtern.
Abstract
(Englisch)
ADP-ribosylation is a post-translational modification exploited by many pathogens to facilitate the pathogen’s entry into host cells, spread, and evasion from the host immune system. One common mechanism is the disruption of the cytoskeleton, either via modification of factors in upstream signaling pathways or by the direct modulation of structural components. Pseudomonas aeruginosa exotoxins T and S (ExoT, ExoS) and Aeromonas salmonicida ADP-ribosyltransferase toxin (AexT) are able to ADP-ribosylate components of these groups of proteins. Despite their high level of conservation, their target spectra differ. Bioinformatic analyses revealed that the regions conferring target specificity in the Pseudomonas exotoxins are highly conserved between AexT and ExoT, but are different in ExoS. This observation prompted us to investigate the target spectrum of AexT and ExoT and compare them biochemically. The aggregation-prone recombinant toxins were recovered from E.coli inclusion bodies. Through protein overlay assays I found that both toxins possess auto-modification activity, resulting in higher processing rates in enzymatic assays compared to the more soluble isolated catalytic domains. I could show that both toxins modify actin and CRK proteins in vitro, which are known targets for AexT and ExoT respectively. Furthermore, my results suggest that the toxins’ ADP-ribosylation activity is specific for arginines. Although the modification of actin impairs actin polymerization in vitro, I found that the canonical arginine 177 might not be the only residue that is modified within actin. Our analyses highlight the dimensions of the arsenal of the toxins that enable host infection by P.aeruginosa and A.salmonicida.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
ADP-ribosylierung Exotoxine Aktin-Polymerisierung AexT ExoT Pseudomonas aeruginosa Aeromonas salmonicida
Schlagwörter
(Englisch)
ADP-ribosylation exotoxins actin polymerization AexT ExoT Pseudomonas aeruginosa Aeromonas salmonicida
Autor*innen
Carmen Ebenwaldner
Haupttitel (Englisch)
New insights into the biochemistry and target specificity of the ADP-ribosylating exotoxins Aeromonas salmonicida AexT and Pseudomonas aeruginosa ExoT
Paralleltitel (Deutsch)
Neue Einblicke in die Biochemie und Zielspezifität der ADP-ribosylierenden Exotoxine Aeromonas salmonicida AexT und Pseudomonas aeruginosa ExoT
Publikationsjahr
2022
Umfangsangabe
54 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Dea Slade
AC Nummer
AC16599246
Utheses ID
64065
Studienkennzahl
UA | 066 | 834 | |