ERA-NET PathoGenoMics_Pathogen-host interactomics

Chlamydien sind obligat intrazelluläre Bakterien, die sich nur innerhalb tierischer Zellen oder Protozoen vermehren können und bedeutende Krankheitserreger sowie Symbionten von Einzellern umfassen. Im Rahmen dieses Projekts sollten Chlamydien und ihre Wechselwirkungen mit ihren Wirtszellen auf verschiedenen Ebenen genauer charakterisiert werden, angefangen von Genom- über Transkriptom- bis hin zu Metabolomanalysen und der gezielten Untersuchung von Protein-Protein-Interaktion. Als Teil des ERA-NET-Konsortiums Pathomics lag unser Fokus hierbei auf sogenannten Umweltchlamydien wie dem Amöbensymbionten Protochlamydia amoebophila. Somit komplementieren unsere Untersuchungen die der anderen Verbundpartner, die sich mit den humanpathogenen Chlamydien befassten. Auf diese Weise konnten wir neue Einblicke in die molekularen Interaktionen von verschiedenen Chlamydienarten mit ihren jeweiligen Wirtszellen gewinnen und Gemeinsamkeiten aber auch Unterschiede zwischen den verschiedenen Organismen herausarbeiten. So konnten wir beispielsweise zeigen, dass Clavichlamydia salmonicola, eine Chlamydienart, welche in Kiemen von Lachsen und Forellen gefunden wurde, wie humanpathogene Chlamydien auch als Energieparasit lebt und deshalb auf eine tierische Wirtszelle angewiesen ist. Bemerkenswerterweise sind hier aber die physiologischen Fähigkeiten noch stärker degeneriert als bei anderen Chlamydien. Clavichlamydia salmonicola weist somit einzigartige Anpassungen an ein intrazelluläres Leben auf. Das extrazelluläre, infektiöse Stadium der Chlamydien gilt als physiologisch inaktive, sporenähnliche Form. Entgegen der Lehrbuchmeinung ergaben unsere Untersuchungen, dass dieses Stadium bei Protochlamydia amoebophila physiologisch aktiv ist. Interessanterweise ist sowohl bei Protochlamydia amoebophila als auch bei dessen humanpathogenem Verwandten Chlamydia trachomatis ebendiese metabolische Aktivität essentiell für eine erfolgreiche Infektion neuer Wirtszellen. Der Lebenszyklus von Protochlamydia amoebophila, der zwischen der extrazellulären, infektiösen Form und einer sich replizierenden, intrazellulären Form alterniert, wurde anschließend mittels Sequenzierung von RNS-Transkripten untersucht. Dieser TranskriptomSequenzierungsansatz ermöglichte zum ersten Mal eine globale Sicht auf die Genexpression von Protochlamydia amoebophila und der Wirtzelle während des Infektionsverlaufs. Dies erlaubt die Identifizierung von Genen, die eine Schlüsselrolle bei der erfolgreichen Etablierung einer Infektion spielen. Die Analyse von kleiner, regulatorischer RNAs vervollständigt diesen methodischen Ansatz. Die Ergebnisse dieses Projekts tragen wesentlich dazu bei, die Lebensweise von Chlamydien sowie deren Interaktionen mit eukaryotischen Wirten besser zu verstehen.