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Olivia Knauer

• Helicobacter pylori (H. pylori) ist ein gram-negatives Bakterium, das die menschliche Magenmukosa kolonisieren kann. Ca. 50 % der Weltbevölkerung sind mit diesem Erreger infiziert, wobei er ohne medizinische Behandlung über Jahrzehnte in seinem Wirt persistieren kann. Das Bakterium gilt als eine der häufigsten Ursachen bei der Entwicklung von schweren gastrointestinalen Erkrankungen wie chronischer Gastritis und Gastral- oder Duodenalulkus. Darüber hinaus kann eine Infektion aber auch zu einem gastralen Adenokarzinom oder dem MALT- („mucosa-associated lymphoid tissue“) Lymphom führen. Bestimmte H. pylori-Stämme können über ein Typ IV Sekretionssystem (T4SS) das bakterielle Protein CagA („cytotoxin-assoziiertes Gen A“) in die Wirtszelle injizieren und dadurch Signaltransduktionswege stören, die die Morphologie und Mobilität der infizierten Wirtszelle drastisch verändern. In diesem Zusammenhang wurde die putative Phosphorylierung der Proteine VASP („Vasodilator-stimuliertes Phosphoprotein“) und α-Actinin-4 untersucht, welche beide regulatorische Funktionen im Zytoskelett der Wirtszelle ausüben. Im Rahmen dieser Doktorarbeit sollte der Einfluss von H. pylori auf diese Proteine analysiert werden, sowie die daraus resultierenden zellulären Auswirkungen. Es konnte verifiziert werden, dass H. pylori die Phosphorylierung der drei bekannten Phosphorylierungsstellen von VASP, bzw. eine Tyrosin-Phosphorylierung von α-Actinin-4 (ACTN4) induziert. Weiterhin zeigte sich, dass beide Proteine nach einer Infektion mit dem Bakterium in fokalen Kontaktstellen der Zellen lokalisieren. Zusätzlich lies sich zeigen, dass VASP und α-Actinin-4 eine entscheidende Rolle bei der durch H. pylori-induzierten Zellelongation spielen, da eine Herunterregulation der Genexpression von beiden Proteinen über siRNA zu einer Inhibition der morphologischen Veränderungen führte. Die genaueren Studien über VASP zeigten, dass hauptsächlich die Phosphorylierungsstelle VASPSer239 für die H. pylori-induzierte Zellelongation verantwortlich ist und die Phosphorylierung durch die Proteinkinase G (PKG) vermittelt wird. Für α-Actinin-4 konnte in dieser Arbeit des Weiteren gezeigt werden, dass die Kinase c-Abl eine Tyrosin-Phosphorylierung vermitteln kann, wobei die genaue Phosphorylierungsstelle im Protein noch ermittelt werden muss. Durch den Einsatz von H. pylori-Mutanten lies sich darüber hinaus noch zeigen, dass die Phosphorylierung von VASPSer239 und VASPThr278 durch das bakterielle Protein CagA deutlich verstärkt wird. Für die Tyrosin-Phosphorylierung von α-Actinin-4 war CagA sogar ausschlaggebend. Diese neu entdeckten zellulären Zielproteine bei einer H. pylori-Infektion ermöglichen weitere Einblicke in die Deregulation des eukaryotischen Zytoskeletts und möglichen Mechanismen bei der Krebsentstehung.
• Helicobacter pylori (H. pylori) is a gram-negative bacterium which colonizes the human stomach. Approximately 50 % of the world´s human population is infected with the pathogen and it can persist for decades without medical treatment. It is considered to be the common cause for the development of severe gastrointestinal diseases like chronic gastritis, and gastro- or duodenalulcer. Beyond that, an infection can lead to gastric cancer or MALT („mucosa-associated lymphoid tissue“)-lymphoma. Certain H. pylori-strains inject the bacterial protein CagA („cytotoxine-associated gene A”) via a type IV secretion system (T4SS) directly into the host cell leading to a deregulation of signalling pathways that can induce drastic changes of the morphology and mobility of host cells. In this context it was aimed at a more detailed insight into the influence of H. pylori on the regulation of the actin binding proteins VASP („Vasodilator-stimulated phosphoprotein”) and α-Actinin-4 and the resulting effects on H. pylori-induced cell migration. It could be verified, that H. pylori induced phosphorylation of three phosphorylation sites of VASP and a tyrosine phosphorylation of α-Actinin-4, respectively. Furthermore, it was shown that after an infection with the bacterium both proteins were localised into focal adhesions. Additionally, it was discovered that VASP and α-Actinin-4 played crucial roles during H. pylori-induced cell elongation, because knock-down of the protein expression via siRNA inhibited H. pylori-dependent morphological changes. Detailed studies of VASP showed that the phosphorylation site VASPSer239 was mainly responsible for the H.pylori-induced cell elongation and that this phosphorylation was mediated through the protein kinase G (PKG). Furthermore it could be shown for α-Actinin-4 that the kinase c-Abl mediated a tyrosine-phosphorylation, whereas the precise site in the protein is still unknown. Using H. pylori mutants it was found, that the phosphorylation of VASPSer239 and Thr278 was enhanced through the bacterial protein CagA. For tyrosine phosphorylation of α-Actinin-4, CagA was also crucial. These new identified cellular target proteins during an infection with H. pylori permit further insights in the deregulation of the eukaryotic cytoskeleton and possible mechanisms in cancer development.