Rezeptorvermittelte Aufnahme der Clostridioides difficile Toxine A und B

• Antragsteller: Professor Dr. Ralf Gerhard
• Fachliche Zuordnung: Public Health, Gesundheitsbezogene Versorgungsforschung, Sozial- und Arbeitsmedizin
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 437104764

Die beiden großen Glucosyltransferasen TcdA und TcdB (Toxine A und B) werden von pathogenen Clostridioides difficile im Darm freigesetzt. Sie sind verantwortlich für die klinische Symptomatik einer C. difficile-assoziierten Diarrhoe bis hin zur pseudomembranösen Colitis. Beide ca. 300 kDa große Toxine hemmen intrazellulär in den Zielzellen essentielle Signalproteine. Die Toxine können sich in alle bisher untersuchten Zellen einschleusen. Sowohl das Darmepithel als auch das enterische Nervensystem und die intestinalen Immunzellen können betroffen sein. Das breite Spektrum an Zielzellen erreichen die Toxine durch jeweils mindestens zwei unabhängige Rezeptorbindedomänen, mit denen jedes Toxin an die Oberflächenstrukturen der Zielzelle binden kann. Während für TcdB die Rezeptoren Chondroitinsulfat-Proteoglycan-4 (CSPG4) und die Wnt-Rezeptoren Frizzled 1,2 und 7 identifiziert werden konnten, wurden für TcdA die Oligosaccharide (Gal-1,3-)Gal-1,4-GlcNAc und kürzlich erst Chondroitinsulfat, Heparansulfat und andere sulfatierten Glykosaminoglykane beschrieben.In wie weit die beiden benachbarten Rezeptorbindedomänen der Toxine sich gegenseitig positiv oder negativ beeinflussen können, ist unbekannt. Vorergebnisse zeigen, dass die beiden Rezeptorbindedomänen von TcdB unabhängig und gleichberechtigt funktionieren und so eine additive Wirkung erzielen. Besonderheiten in konformationsabhängigen Prozessen lassen aber vermuten, dass es eine Hierarchie in der Funktion der beiden Rezeptorbinde-domänen von TcdA gibt. Über Punkt- und Deletionsmutanten von TcdA und TcdB, die jeweils nur noch eine funktionelle Rezeptorbindedomäne haben, sollen die Bedeutung der einzelnen Rezeptorinteraktionen bei der Aufnahme der Toxine untersucht werden. Komplementär zur gentechnischen Modifikation der Toxine sollen Rezeptor-defiziente Zellen eingesetzt werden. CSPG4, welches TcdB bindet, könnte über die Chodroitinsulfatgruppe potentiell auch TcdA binden. Deshalb soll auch die Interaktion (Synergie oder Kompetition) von TcdA und TcdB bei der Aufnahme in die Zellen berücksichtigt werden. Als übergeordnete Ziele lassen sich so die Identifizierung der konkreten Binderegion für sulfatierte Glykosaminoglykane in TcdA und ein besseres Verständnis der konformationsabhängigen Bindung und Translokation der Toxine in die Zelle verstehen. Damit steht die Bestimmung neuralgischer Regionen in TcdA und TcdB im Fokus, die als Angriffspunkte für eine effiziente Neutralisierung beider Toxine dienen können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen