Vpma Variation von Mycoplasma agalactiae und Pathogenese

Im Vergleich zu anderen pathogenen Bakterien ist das derzeitige Grundlagenwissen über die molekulare Basis der Pathogenität von Mykoplasmen nur begrenzt, so dass ihre Infektionsstrategien auf zellulärer und molekularer Ebene noch weitgehend unverstanden sind. Zahlreiche Studien an verschiedenen pathogenen Mykoplasmen haben inzwischen gezeigt, dass sie ausgeklügelte genetische Systeme besitzen, wodurch sie befähigt sind, ihre antigene Zelloberflächenstruktur ungewöhnlich häufig zu verändern. Es wird angenommen, dass diese variablen Oberflächenantigene den zellwandlosen Mykoplasmen zur Umgehung der Immunantwort und zur Kolonisierung des Wirtes dienen. Im Zuge solcher Untersuchungen an Mycoplasma agalactiae, dem Erreger der "Infektiösen Agalaktie" der Schafe und Ziegen, konnte ein einer Pathogenitätsinsel ähnlicher Genlokus identifiziert werden, der sechs unterscheidbare aber verwandte Gene beinhaltet, welche die wichtigsten immunodominanten Oberflächenmembranproteine, die sogenannten Vpmas, kodieren, deren Expression infolge von DNA- Umlagerungen mit ungewöhnlich hoher Frequenz variiert. Diese DNA-Umlagerungen werden durch eine ortsspezifische Xer1 Rekombinase gesteuert. Der Mangel an Möglichkeiten, M. agalactiae genetisch zu manipulieren, hat Studien über die präzise Rolle der Vpmas im Infektionsprozess bisher erschwert. Die Entwicklung immunologischer Reagenzien zur Detektion der Vpma-Variation in vivo im Zuge einer Infektion und die erst kürzlich gelungene gezielte Ausschaltung des xer1-Gens mit dem Ziel der Herstellung von Mutanten, welche in ihrer Vpma-Expression arretiert sind, stellen entscheidende Durchbrüche dar, welche die Grundlage zur Klärung der Rolle der Vpmas in der molekularen Pathogenese gelegt haben. Die in ihrer Vpma-Expression arretierten M. agalactiae-Mutanten können nur mehr eine bestimmte Vpma-Variante an ihrer Oberfläche präsentieren und sind nicht mehr befähigt, zu einem anderen Vpma-Phänotyp zu wechseln. In diesem Projekt werden diese Mutanten in experimentellen Infektionsstudien verwendet, um die exakte Rolle der Vpma-Oszillation unter in vivo-Bedingungen im natürlichen Wirt zu definieren. Darüber hinaus soll die Wirkungsweise der Xer1- Rekombinase und ihre Regulation in vitro und in vivo ermittelt werden.

Im Vergleich zu anderen pathogenen Bakterien ist das derzeitige Grundlagenwissen über die molekulare Basis der Pathogenität von Mykoplasmen nur begrenzt, so dass ihre Infektionsstrategien auf zellulärer und molekularer Ebene noch weitgehend unverstanden sind. Zahlreiche Studien an verschiedenen pathogenen Mykoplasmen haben inzwischen gezeigt, dass sie ausgeklügelte genetische Systeme besitzen, wodurch sie befähigt sind, ihre antigene Zelloberflächenstruktur ungewöhnlich häufig zu verändern. Es wird angenommen, dass diese variablen Oberflächenantigene den zellwandlosen Mykoplasmen zur Umgehung der Immunantwort und zur Kolonisierung des Wirtes dienen. Im Zuge solcher Untersuchungen an Mycoplasma agalactiae, dem Erreger der "Infektiösen Agalaktie" der Schafe und Ziegen, konnte ein einer Pathogenitätsinsel ähnlicher Genlokus identifiziert werden, der sechs unterscheidbare aber verwandte Gene beinhaltet, welche die wichtigsten immunodominanten Oberflächenmembranproteine, die sogenannten Vpmas, kodieren, deren Expression infolge von DNA- Umlagerungen mit ungewöhnlich hoher Frequenz variiert. Diese DNA-Umlagerungen werden durch eine ortsspezifische Xer1 Rekombinase gesteuert. Der Mangel an Möglichkeiten, M. agalactiae genetisch zu manipulieren, hat Studien über die präzise Rolle der Vpmas im Infektionsprozess bisher erschwert. Die Entwicklung immunologischer Reagenzien zur Detektion der Vpma-Variation in vivo im Zuge einer Infektion und die erst kürzlich gelungene gezielte Ausschaltung des xer1-Gens mit dem Ziel der Herstellung von Mutanten, welche in ihrer Vpma-Expression arretiert sind, stellen entscheidende Durchbrüche dar, welche die Grundlage zur Klärung der Rolle der Vpmas in der molekularen Pathogenese gelegt haben. Die in ihrer Vpma-Expression arretierten M. agalactiae-Mutanten können nur mehr eine bestimmte Vpma-Variante an ihrer Oberfläche präsentieren und sind nicht mehr befähigt, zu einem anderen Vpma-Phänotyp zu wechseln. In diesem Projekt werden diese Mutanten in experimentellen Infektionsstudien verwendet, um die exakte Rolle der Vpma-Oszillation unter in vivo-Bedingungen im natürlichen Wirt zu definieren. Darüber hinaus soll die Wirkungsweise der Xer1- Rekombinase und ihre Regulation in vitro und in vivo ermittelt werden.