Profiling von neuen Helicobacter pylori Proteasen

Helicobacter pylori (H. pylori) ist eines der erfolgreichsten Krankheitserreger, der den menschlichen Magen kolonisieren kann. Ohne eine Behandlung mit Antibiotika persistiert H. pylori ein Leben lang und kann ernste Erkrankungen auslösen, zu denen Magen- und Zwölffingerdarmgeschwüre gehören,als auch Magenschleimhautentzündungenund Magenkrebs. H. pylori synthetisiert ein breites Spektrum an gut charakterisierten Virulenzfaktoren, jedoch deuten aktuelle Studien auf einen bedeutsamen Einfluss proteinspaltender Enzyme von H. pylori, die direkt in die Entwicklung der Erkrankungen eingreifen können. Im Rahmen dieses Projekts werden wir Enzyme untersuchen, für die eine proteinspaltende Aktivität als auch eine extrazelluläre Lokalisierung vorhergesagt wurde, die somit eine direkte Wechselwirkung mit Wirtsoberflächenmoleküle erlauben. Insbesondere werden wir die Rolle der putativen Proteasen in der bakteriellen Pathologie untersuchen, indem definierte Deletionsmutanten hergestellt werden. Analysen hinsichtlich der bakteriellen Bindung, Überwindung des Epithels, als auch der Veränderung der Genexpression und der H. pylori-vermittelten Migration der infizierten Wirtszellen werden Aufschluss zu der Funktion der untersuchten Proteasen geben. Die Enzymaktivitäten sollen nach der Bestimmung von typischen Schnittstellenmustern analysiert werden, die die Basis für die Entwicklung einer quantitativen Analysemethode bilden werden. Letztendlich sollen pharmakologisch wirksame Stoffe entwickelt und getestet werden, die neuartige Behandlungsmethoden von H. pylori- assoziierten Erkrankungen ermöglichen können.

Helicobacter pylori (H. pylori) ist einer der erfolgreichsten Krankheitserreger, der den menschlichen Magen kolonisieren kann. Ohne eine Antibiotika Behandlung infiziert H. pylori ein Leben lang und kann ernste Erkrankungen wie Magen- und Zwölffingerdarmgeschwüre Magenschleimhautentzündungen und Magenkrebs auslösen. H. pylori besitzt eine Vielzahl an gut charakterisierten Virulenzfaktoren, jedoch deuten aktuelle Studien auf einen bedeutsamen Einfluss proteinspaltender Enzyme von H. pylori, die direkt in die Entwicklung der Erkrankungen eingreifen können. Im Rahmen dieses Projekts wurde ein breites Spektrum an Enzymen untersucht, für die eine proteinspaltende Aktivität als auch eine extrazelluläre Lokalisierung vorhergesagt wurde, die somit eine direkte Wechselwirkung mit der Oberfläche von Wirtszellen erlauben. Um deren Aktivitäten und funktionellen Konsequenzen auf die H. pylori Pathogenese zu untersuchen, wurden in einem umfassenden Ansatz Deletionsmutanten, rekombinante Proteine und Antikörper hergestellt. Diese Werkzeuge wurden eingesetzt, um den Effekt der Proteasen auf wichtige Prozesse in der H. pylori Pathogenese zu untersuchen. Basierend auf diesen Daten wurde im weiteren Verlauf besonderer Fokus auf die Analyse von Hp1012, Hp1350, Hp0657 und HtrA gelegt. Wir haben für diese Proteasen sensitive FRET-Assays entwickelt, die für künftige high throughput (Inhibitor-) Screenings eingesetzt werden sollen. Unsere Studien haben ebenfalls gezeigt, dass die Proteasen nicht nur in die Umgebung sezerniert werden, sondern auch über kleinste Abschnürungen in Form von OMVs (outer membrane vesicles) in infizierte Zellen transportiert werden können. Sowohl die sezernierten Proteasen als auch die OMV-transportierten Proteasen sind für die Pathogenese von H. pylori bedeutsam und schneiden Zielmoleküle der Wirtszellen, die die epitheliale Polarität von gastralen Tumorzellen und primären Epithelzellen aus Gastroiden stark beeinträchtigen. Die Ergebnisse dieses Projekts zeigen, dass bakterielle Proteasen eine entscheidende Bedeutung für die H. pylori Pathogenese innehaben und Inhibitoren sehr attraktive Kandidaten als Pathoblocker repräsentieren.