Wirtszell Interaktion von Amoebophilus asiaticus

Frei lebende Amöben sind in unterschiedlichen terrestrischen Habitaten weit verbreitet und zählen hier zu den wichtigsten Räubern von Mikroorganismen. In dieser Eigenschaft haben sie großen Einfluss auf die Zusammensetzung mikrobieller Lebensgemeinschaften. Im Laufe der Evolution haben es verschiedene Bakterien bewerkstelligt, nicht nur der Phagozytose durch Amöben zu entkommen, sondern auch, diese als Wirt zu benutzen, und mit ihnen langfristige Symbiosen zu etablieren. Heutzutage sind insgesamt fünf Gruppen solcher bakterieller Endosymbionten frei lebender Amöben bekannt, diese fünf Gruppen gehören zu drei verschiedenen bakteriellen Entwicklungslinien. Auf Grund des obligat intrazellulären Lebensstils dieser Endosymbionten, ist eine Kultivierung außerhalb ihrer Wirtszellen bislang nicht möglich. Da die Existenz und Identität dieser Bakterien erst seit wenigen Jahren bekannt sind, und auf Grund ihrer obligat intrazellulären Lebensweise, ist unser Wissen über diese schwer fassbaren Bakterien immer noch gering. Wir haben die Genomsequenz von `Candidatus Amoebophilus asiaticus` (im Folgenden: A. asiaticus) bestimmt und analysiert. Im Vergleich zu anderen Bakterien enthält das Genom von A. asiaticus einen sehr hohen Anteil an IS Elementen (24% aller Gene), was eine wichtige Rolle für die Genomevolution andeutet. Die Rekonstruktion von Stoffwechselwegen ergab, dass viele wichtige Stoffwechselwege reduziert oder nicht vorhanden sind. Das Genom von A. asiaticus kodiert für eine überraschend hohe Anzahl von Proteinen mit so genannten eukaryotischen Domänen wie z. B. "Ankyrin repeats", "TPR/SEL-1 repeats" oder "leucine-rich repeats". Alle diese Domänen ermöglichen Protein-Protein Wechselwirkungen, höchstwahrscheinlich in der Interaktion mit der Wirtszelle. Das A. asiaticus Genom enthält - verglichen mit allen anderen bakteriellen Genomen - zudem die höchste Anzahl an Proteinen, die vermutlich mit dem Ubiquitin-System der Wirtszelle interferieren. Diese Proteine beinhalten sowohl Proteine, die Ubiquitin and andere Proteine binden können (Ubiquitin-Ligasen), als auch Proteine, die Ubiquitin abspalten können (Ubiquitin-Proteasen). Mittels RNA-Sequenzierung sollen Einblicke in die Genexpression des Symbionten und seines Wirts gewonnen werden. Diese Genexpressionsprofile werden uns erste Hinweise auf für diese Symbiose wichtige Faktoren (z.B. Proteine oder nichtkodoierrende RNAs) liefern. Darüber hinaus sollen zwei neuartige bakterielle Effektorproteine, die höchstwahrscheinlich mit dem Ubiquitin-System des Wirts interferieren genauer charakterisiert werden.

Frei lebende Amöben zählen zu den wichtigsten Räubern von Mikroorganismen. Im Lauf der Evolution haben es verschiedene Bakterien bewerkstelligt, nicht nur der Phagozytose durch Amöben zu entkommen, sondern auch, Amöben als Wirt zu benutzen, und mit ihnen langfristige Symbiosen zu etablieren. Auf Grund ihres obligat intrazellulären Lebensstils ist eine Kultivierung dieser Endosymbionten außerhalb ihrer Wirtszellen bislang nicht möglich. Da diese Bakterien erst seit wenigen Jahren bekannt sind, und auf Grund ihrer obligat intrazellulären Lebensweise, ist unser Wissen über sie immer noch begrenzt. Das Ziel dieses Projektes war, durch die Sequenzierung der RNA des obligat intrazellulären Symbionten Amoebophilus (A.) asiaticus und seines Wirts - einer Acanthamöbe - Gene zu identifizieren, die für diese Symbiose wichtig sind. Das Genom von A. asiaticus kodiert für eine überaus hohe Anzahl von Proteinen mit so genannten eukaryotischen Domänen, die Protein-Protein Wechselwirkungen ermöglichen. Diese Gene zählen in A. asiaticus zu den am stärksten exprimierten Genen, was eine wichtige Rolle für die Interaktion mit der Wirtszelle nahe legt. Des Weiteren haben wir im Rahmen diese Projekts ein neues potentielles Sekretionssystem identifiziert, die Gene dieses Sekretionssystems sind ebenfalls sehr stark exprimiert, insbesondere während der infektiösen Phase des Lebenszyklus von A. asiaticus. Eine weitere Besonderheit von A. asiaticus ist ein sehr hoher Anteil von Transposasen im Genom wir konnten zeigen, dass ein großer Teil dieser Transposasen exprimiert wird, ohne das es zu Genomveränderungen, die normalerweise von Transposasen ausgelöst werden, kommt. Unsere Ergebnisse legen nahe, dass die Transposasen in A. asiaticus stattdessen die Expression benachbarter Gene steuern. Weiters konnten wir durch die Charakterisierung von Transportproteinen zeigen, wie A. asiaticus essentielle Nährstoffe wie z.B. ATP oder den Kofaktor S-Adenosylmethionin von der Wirtszelle aufnimmt und so fehlende Stoffwechselwege ausgleichen kann.