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Thomas Schmidgen

• Bartonella Adhäsin A (BadA), das zur Gruppe der TAAs gehört, ist ein essentieller Pathogenitätsfaktor von B. henselae und übernimmt während des Infektionsverlaufs wichtige Funktion wie Autoagglutination, Adhärenz an ECM-Proteine und Endothelzellen. BadA weist die für die für die Proteinklasse der TAAs charakteristische modulare Architektur bestehend aus N-terminaler Kopf-Domäne, Stiel-Domäne, Hals-Domäne und C-terminaler Membrananker-Domäne auf. Der modulare Aufbau des Proteins deutet daraufhin, dass bestimmte Domänen mit bestimmten biologischen Funktionen des Proteins verknüpft sind. Zur Untersuchung dieser Hypothese wurden Deletionsmutanten des BadA generiert. Die Generierung weiterer BadA-Deletionsmutanten wird durch das langsame Wachstum des Erregers und die geringe Auswahl an molekularbiologischen Werkzeugen zur genetischen Manipulation von B. henselae erschwert. Daher sollte in ersten Teil dieser Arbeit ein Expressionsmodell für Deletionsmutanten des BadA etabliert und charakterisiert werden. Dies sollte am Beispiel des trunkierten BadA, BadA HN23, durchgeführt werden. Hierzu sollten drei Hybrid-Varianten des BadA HN23 erstellt werden: (i) Austausch der BadA-Signalsequenz gegen die E. coli OmpA-Signalsequenz, (ii) Austausch der BadA-Membrananker-Domäne gegen die YadA-Membrananker-Domäne sowie (iii) Austausch von sowohl der BadA-Signalsequenz als auch der BadA-Membrananker-Domäne gegen die bereits genannten Elemente. Danach sollten die konstruierten BadA HN23 Hybride und das BadA HN23 in induzierbare Expressionsvektoren kloniert und spezielle E. coli-Expressionsstämme mit diesen Plasmiden transformiert werden. Bei erfolgreicher Expression sollten die optimalen Bedingungen für die Expression (Temperatur, Induktorkonzentration) ermittelt werden und an-schließend die biologische Funktion der heterolog exprimierten BadA HN23 Hybride überprüft werden. Der erste Abschnitt der hier vorliegenden Arbeit zeigte folgende Ergebnisse: 1) Die beschrieben BadA HN23 Hybrid Konstrukte wurden durch Austausch von: (i) BadA-Signalsequenz gegen E. coli OmpA-Signalsequenz im BadA HN23, (ii) BadA-Membrananker-Domäne gegen YadA-Membrananker-Domäne im BadA HN23 und (iii) Austausch von BadA-Signalsequenz und BadA-Membrananker-Domäne gegen E. coli OmpA-Signalsequenz und YadA-Membrananker-Domäne im BadA HN23 generiert. Die BadA HN23 Hybride und BadA HN23 wurden in Expressionsvektoren kloniert und E. coli Omp2, E. coli Omp8 und E. coli Omp8ΔdegP transformiert. 2) Alle BadA HN23 Hybrid-Konstrukte und BadA HN23 lagen in einer monomeren und trimeren Form vor. 3) Durch IFT und - Durchflusszytometrie-Untersuchungen wurde die Oberflächenexpression der einzelnen Konstrukte quantifiziert. Es zeigte sich, dass es deutliche Unterschiede in der Menge des auf der Zelloberfläche befindlichen jeweiligen BadA HN23 Proteins gab. Dabei wiesen die Konstrukte, die die YadA-Membrananker-Domäne besaßen (BadA HN23 Hybrid 2 und 3), die stärkste Oberflächenexpression auf. 4) Die biologische Funktion des BadA HN23 wurde mittels des E. coli Omp2 BadA HN23 Hybrid 3 charakterisiert. Heterolog exprimiertes BadA HN23 vermittelt Autoagglutination, die Adhärenz des Expressionsstammes an Kollagen G und Endothelzellen. 5) Die Expression des BadA HN23 führt zur signifikant verstärkten in-vivo-Pathogenität im Galleria mellonella-Infektionsmodell. 6) Das E. coli-Expressionsmodell lieferte keine Aussage über eventuelle immunodominate Funktionen des heterolog exprimierten BadA HN23, da auch mit im IFT als anti- B. henselae negativ eingestuften Patientenseren im WB ein BadA HN23 spezifisches Bandensignal detektiert wurde. Dot Blot-Experimente ermöglichten ebenfalls keine Aussage über eventuelle immunodominate Funktion des nativen BadA HN23, da das verwendete anti-B. henselae-positive Patientenserum unspezifische Reaktion gegenüber dem Kontrollstamm zeigte. Für verschiedene TAAs ist beschrieben worden, dass sie die Serumresistenz der exprimierenden Spezies vermitteln. Daher sollte im zweiten Teil dieser Arbeit der Einfluss von BadA auf eventuelle Serumresistenz zweier B. henselae-Isolate untersucht werden. Dieser Teil lieferte folgende Ergebnisse: 1) B. henselae zeigte Sensitivität gegenüber normalem humanem Serum. 2) Sowohl BadA-positive als auch BadA-negative B. henselae-Isolate können Komplementinhibitoren wie Faktor H binden. Die dabei gebundene Menge ist relativ klein. Die Expression von Deletionsmutanten des BadA in E. coli ist ein vielversprechendes Modell zur Analyse der Domänen-Funktionsbeziehung des BadA, da die meisten biologischen Funktionen einer homolog exprimierten BadA-Deletionsmutante reproduziert werden konnten und es sich bei E. coli um ein schnell wachsendes Bakterium, das sich leicht genetisch manipulieren lässt, handelt. Allerdings stellt das zytotoxische LPS des E. coli sowie das schnelle Wachstums der Bakterien eine Limitation des Expressionssystems dar, indem es Untersuchungen zum Einfluss der jeweiligen BadA-Deletionsmutante auf die Induktion der proangiogenetischen Wirtszellantwort verhindert oder Untersuchungen zum Einfluss der jeweiligen BadA-Deletionsmutante auf die Adhärenz an Endothelzellen deutlich erschwert. Außerdem kann eine mögliche Interaktion zwischen BadA bzw. BadA-Deletionsmutanten und dem TIVSS und zwischen BadA bzw. BadA-Deletionsmutanten und weiteren Adhäsinen (wie z.B. dem FHA) mit Hilfe dieses Expressionssystems nicht untersucht werden. Dies wäre nur im B. henselae Wildtyp-Stamm möglich.