ESCRT in der Makrophageninfektion durch <em>Rhodococcus equi</em>

Abstract

Das Gram-positive Bakterium <em>Rhodococcus equi</em> (<em><em>R. equi</em></em>) ist ein fakultativ intrazelluläres Lungenpathogen bei Pferdefohlen, aber auch gefährlich für immunkomprimierte Menschen. Sein Schlüssel zur intrazellulären Vermehrung ist die pH-Neutralisation der <em>R. equi</em>-enthaltenden Vakuole (RCV), ein atypisches Phagolysosom, hervorgerufen durch das bakterielle Virulenz-assoziierte Protein A (VapA). In der hier vorliegenden Arbeit wird der essentielle Einfluss von intravakuolären Vesikeln (IVVs) der RCV auf die <em>R. equi</em> Vermehrung dargelegt. IVVs entstehen entweder an den endosomalen Multivesicular Bodies (MVBs) und werden von dort in die RCV transportiert oder bilden sich direkt an der RCV-Membran (mikroautophagische Vesikel), die lysosomale Transmembranproteine auf ihrer Vesikelmembran trägt. Für die Bildung dieser Vesikel werden ESCRT (<em>Endosomal Sorting Complex Required for Transport</em>) Proteine benötigt. Gen Silencing einzelner ESCRT-III Faktoren oder des ESCRT-assoziierten Faktors Vps4 führt zu einer verringerten und veränderten IVV-Zusammensetzung in RCVs und resultierte in einer verringerten intrazellulären Vermehrung virulenter <em>R. equi</em>. Hingegen beeinflusste ein <em>Knockdown</em> von ESCRT-I (Tsg101) zusammen mit Alix, ein ESCRT-I-assoziiertes Protein, nur die IVV-Zusammensetzung und nicht die Vermehrung. Neben IVVs akkumuliert unverestertes Cholesterol in RCVs. Durch das Aminosteroid U18666A wird die Bildung von IVVs inhibiert und zudem die intrazelluläre Vermehrung von <em>R. equi</em> verringert. Um das akkumulierte Cholesterol zu metabolisieren und sich geringfügig in IVV-armen RCVs zu vermehren, sind die Bakterien auf die Plasmid-codierten Virulenzgene <em>virR</em> und <em>virS</em> angewiesen. Obwohl eine häufig beschriebene Funktion von ESCRT die Membranreparatur von Pathogen-enthaltenden Phagosomen und eine intakte RCV-Membran unabdingbar für die intrazelluläre Vermehrung von <em>R. equi</em> ist, wirkt ESCRT vermutlich nicht auf die bakterielle Replikation über die Aufrechterhaltung der RCV-Membranintegrität. Somit liefert diese Arbeit wichtige Einblicke in die Etablierung von RCVs, die Bildung von Vesikeln an der Phagolysosomenmembran via Mikroautophagie und den Metabolismus von <em>R. equi</em> in dessen Replikationsnische. Weiterhin wurde in dieser Arbeit eine Abhängigkeit der <em>R. equi</em>-Wachstumstemperatur auf eine folgende Makrophageninfektion gezeigt, die für eine zukünftige Impfstoffentwicklung relevant ist. Außerdem wurde ein pathogenes Potential von <em>R. defluvii,</em> dem nächsten genetischen Verwandten von <em>R. equi</em>, entdeckt. Dass <em>R. defluvii</em> intrazellulär bei 30 °C, aber nicht bei 37 °C, repliziert, ist zudem ein seltenes experimentelles Beispiel für die antimikrobielle Funktion der thermalen Restriktion.