c-di-GMP-mediated signal transduction in the opportunistic pathogen Burkholderia cenocepacia
Final Report Abstract
1Cyclisches-di-GMP (c-di-GMP) reguliert als sekundärer Botenstoff in Bakterien eine Vielzahl zellulärer Prozesse, einschließlich Motilität, Virulenz und die Bildung von Biofilmen. Die Synthese von c-di-GMP wird durch Diguanylatzyklasen (GGDEF-Domänenproteine) synthetisiert, während der Abbau durch Phosphodiesterasen (EAL- bzw. HD-GYP-Domänenproteine) katalysiert wird. Biofilmbildende Bakterien wie Burkholderiaceae stellen ein permanentes Erregerreservoir im Wirt dar und sind häufig Grund chronischer Infektionen, wie sie in Form von Lungeninfektionen in Patienten mit zystischer Fibrose auftreten können. Das Genom von Burkholderia cenocepacia H111 codiert für 25 Proteine mit GGDEF-/EAL- und HD-GYP Domänen, die potentiell an Synthese und Abbau von c-di-GMP beteiligt sein können. Im Rahmen dieses Forschungsprojektes wurden einzelne GGDEF/EAL/HD-GYP Domänenproteine hinsichtlich ihrer individuellen Rolle in der c-di-GMP regulierten Signaltransduktion untersucht. In diesem Zusammenhang konnten wir zeigen, dass RpfR als Schlüsselenzym im c-di-GMP-Metabolismus eine Vielzahl zellulärer Prozesse reguliert. Neben verschiedenen Formen Flagellen-vermittelter Motilität stellt RpfR einen negativen Regulator in verschiedensten Biofilm-Modellsystemen dar, was bisher in noch keiner vorhergehenden Arbeit in diesem Ausmaß untersucht wurde. Andere GGDEF/EAL/HD-GYP Domänenproteine hingegen verfügen über ein spezifischeres Wirkungsspektrum und beeinflussen ausschließlich Schwimm-Motilität oder Biofilmbildung unter bestimmten Bedingungen. Darüber hinaus identifizierten wir Bcal2449, ein Protein mit Domänen zur Synthese und zum Abbau von c-di-GMP, als essentiell für die Virulenz von B. cenocepacia H111 im Insektenmodel Galleria mellonella. Hierfür ausschlaggebend ist eine funktionale EAL-Domäne, was auf eine Reduktion des intrazellulären c-di-GMP Spiegels als Voraussetzung zur Virulenz schließen lässt. Die Identifikation der durch Bcal2449 regulierten Virulenzfaktoren ist Gegenstand weiterer Forschung.
