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Characterization of the phosphatase Lip1, a novel determinant of L. monocytogenes virulence
Renate Kastner
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Betreuer*in
Thomas Decker
DOI
10.25365/thesis.10116
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-30289.79102.970070-0
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Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Phosphorylierung von Proteinen und Inositiden dient in eukaryotischen Zellen der Regulation zahlreicher Signalübertragungswege. Es wurde jedoch erst Mitte der 1990er Jahre entdeckt, dass Bakterien ebenfalls mittels Phosphatasen in den Protein- oder Lipidmetabolismus der Wirtszellen eingreifen können.
Bemerkenswerterweise exprimiert das Bakterium Listeria monocytogenes ein Protein, annotiert lmo1800, das ab nun unter der Bezeichnung Listeria phosphatase 1 (Lip1) geführt wird, das eine konservierte Domäne enthält, die charakteristisch für konventionelle Tyrosin-Phosphatasen ist. Auffallend ist des Weiteren, dass Lip1 ein Signalpeptid für Membranverankerung oder Sekretion aufweist. Dies deutet darauf hin, dass Lip1 möglicherweise nicht für den Metabolismus des Bakteriums selbst gebraucht wird, sondern eine Rolle in der Pathogenität von L. monocytogenes spielen könnte.
Eine in vitro Analyse zeigte, dass Lip1 tatsächlich Phosphatase-Aktivität besitzt und sowohl phosphorylierte Tyrosine als auch Phosphatidylinositole als Substrat verwenden kann. Um die biologische Funktion von Lip1 untersuchen zu können, wurde ein knockout Stamm (ΔLip1) generiert. Die Virulenz dieses Stammes im Vergleich zum Wildtyp wurde in verschiedenen Zelltypen und in Mausinfektionen in vivo ermittelt. Der knockout von Lip1 bewirkt eine signifikante Reduktion der Bakterienzahlen in den betroffenen Organen Leber und Milz, sowohl nach intragastrischer als auch nach intraperitonealer Infektion. Dementsprechend ist nach einer Infektion mit ΔLip1 im Vergleich zu wildtyp Bakterien ein signifikanter Anstieg in der Überlebensrate von Mäusen zu beobachten. Mäuse, die mit dem ΔLip1 Stamm infiziert wurden, zeigen auch eine stark verminderte systemische IFNγ Produktion.
In vitro wurde untersucht, ob Lip1 für den Durchlauf der wichtigsten Phasen im intrazellulären Leben von L. monocytogenes benötigt wird. Dabei konnten hinsichtlich der Aufnahme, des Entkommens aus dem Phagosom, der intrazellulären Vermehrung und der Virulenz des Bakteriums keine Defekte des knockout Stammes gefunden werden.
Zusammenfassend konnte die Phosphatase Lip1 als bisher nicht beschriebene Komponente der Virulenz von L. monocytogenes identifiziert werden.
Abstract
(Englisch)
Phosphorylation of proteins as well as inositides is a common means of regulating diverse cellular pathways in eukaryotic cells. However, it has not been until the mid-1990s that bacterial interference with host protein and lipid metabolism by secretion of phosphatases was discovered.
Remarkably, the bacterium Listeria monocytogenes expresses a protein, annotated lmo1800 and from now on designated Listeria phosphatase 1 (Lip1), that contains a conserved signature sequence motif of conventional protein tyrosine-phosphatases. Strikingly, Lip1 contains a signal peptide for membrane insertion or secretion, indicating that Lip1 might not be involved in the metabolism of the bacterium itself but could be associated with Listeria pathogenicity.
In vitro analysis revealed, that this putative phosphatase displays both, protein tyrosine and phosphatidylinositol phosphatase activities. To address the biological function of the listerial Lip1, a knockout strain was generated. Its virulence was compared to wildtype L. monocytogenes in different cell types and during in vivo infections of mice. The knockout of this gene leads to a significant reduction of bacteria in target organs after intragastric delivery of bacteria as well as after intraperitoneal infection of mice. Consistently, after infection with ΔLip1 bacteria a strong increase in survival of mice was detected, compared to infection with the wt strain. This observation goes in line with a reduction of serum IFNγ levels in mice infected with L. monocytogenes ΔLip1. In vitro, the major phases of L. monocytogenes intracellular life cycle were investigated for Lip1 contribution. No defects of the knockout strain were found concerning bacterial uptake, phagosomal escape, intracellular replication or virulence.
Taken together, the phosphatase Lip1 could be characterized as a new factor of L. monocytogenes virulence.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Listeria monocytogenes phosphatase infection
Schlagwörter
(Deutsch)
Listeria monocytogenes Phosphatase Infektion
Autor*innen
Renate Kastner
Haupttitel (Englisch)
Characterization of the phosphatase Lip1, a novel determinant of L. monocytogenes virulence
Paralleltitel (Deutsch)
Charakterisierung der Phosphatase Lip1 als neue Virulenzdeterminante von L. monocytogenes
Publikationsjahr
2010
Umfangsangabe
98 S.
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Thomas Decker ,
Sylvia Knapp
AC Nummer
AC08236798
Utheses ID
9138
Studienkennzahl
UA | 091 | 441 | |