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Die Salmonella Pathogenitätsinsel 1 (SPI-1) kodiert für einen Typ III Sekretionsapparat, über den Effektorproteine in das Zytosol der Wirtszelle transloziert werden und dort zentrale Virulenzeigenschaften vermitteln. Einige dieser Effektoren, wie z. B. SopE, ermöglichen in der frühen Infektionsphase die Invasion in nicht-phagozytierende Zellen. (Hardt, et al., 1998). In dieser Arbeit wurde SopE2, ein weiteres TSS1-transloziertes Effektorprotein identifiziert, das zu 70% mit SopE identisch ist. Im Gegensatz zu SopE, das nur in wenigen Salmonella Isolaten kodiert war, konnte SopE2 in allen untersuchten Isolaten nachgewiesen werden. Daher ist anzunehmen, daß es sich bei SopE2 um einen basalen Virulenzfaktor von Salmonella handelt, dessen Wirkung durch SopE synergistisch ergänzt werden kann. SopE2 ist ein G-Nukleotidaustauschfaktor für die kleine RhoGTPase Cdc42, ein zentraler Regulator zellulärer Signaltransduktionswege. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, daß sowohl die SopE2- als auch die SopE-abhängige Aktivierung von Cdc42 über die Rekrutierung des Arp2/3 Komplexes zu Umlagerungen des Aktinzytoskeletts und damit zur effizienten Formation von Membranausstülpungen und Invasion führt. Die Aktivierung von Cdc42 durch SopE2 (und SopE) läßt aufgrund der zentralen Position dieser RhoGTPase innerhalb der zellulären Signalnetzwerks auch die Manipulation weiterer Signalkaskaden in der Zelle vermuten. Als weiterer SopE2-bindende Proteine konnten mittels Affinitätschromatographie, 2D-Gel-Analyse und anschließender massenspektrometrischer Bestimmung die Rho GTPasen Rac1 und RhoA identifiziert werden. Darüber hinaus wurde Rab15 identifiziert, eine den Vesikeltransport steuernde kleine Rab GTPase. Darüber hinaus konnte in Transfektionsexperimenten gezeigt werden, daß invadierte S. typhimurium in iher Umgebung Arf6-Vesikel akkumulieren. Ob SopE bzw. SopE2 direkt daran beteiligt sind oder ob diese Rekrutierung indirekt in Folge der Invasion zustande kommt, ist noch unklar. Zusätzlich wurden Proteine identifiziert, bei denen es sich nicht um GTPasen handelt: Das Kalzium-bindende Protein Allograft inflammatory factor 1 (AIF), das wahrscheinlich bei der Regulation von Aktin eine Rolle spielt und das Cholesterin bindende Apolipoprotein A-1 (APO-A1). Die Identifikation dieser im Komplex mit SopE2 gebundenen Proteine bietet die Möglichkeit zusätzliche Funktionen von SopE2 zu ermitteln. Abkürzungen: TSS1=TypIII Sekretionssystem 1 The Salmonella pathogenicity island 1 (SPI-1) encodes a typeIII secretion apparatus which is responsible for the translocation of effector proteins into the cytosol of the host cell, thereby, mediating different virulence properties. Several of these effector proteins, e.g. SopE, are involved in the mediation of invasion into non-phagocytic cells early in the infection (Hardt, et al., 1998). In this work, SopE2, an additional TSS1-translocated effector protein with 70 % identity to SopE was identified. In contrast to SopE, which is only present in a few Salmonella isolates, SopE2 was detected in all analysed isolates. It is therefore presumed, that SopE2 is a basic virulence factor of Salmonella, which could function together synergistically with SopE. SopE2 is a G-nucleotide exchange factor for the small RhoGTPase Cdc42, a central regulator of cellular signalling pathways. It could be shown in this work, that either SopE2- as SopE-dependant activation of Cdc42 results in the reorganisation of the actin cytoskeletton via recrution of Arp2/3 complexes, which in turn leads to efficient formation of membrane ruffles and invasion. This SopE2 (and SopE) mediated activation of Cdc42, with its central position in the cellular signalling network, proposes further manipulation of signalling cascades within the eukaryotic cell by these effector proteins. Further, SopE2 binding proteins such as the Rho GTPases Rac1 and RhoA could be identified by using affinity chromatography, 2D-gel-analysis and mass spectrometry. Additionally Rab15, a Rab GTPase involved in vesicle trafficking was identified. Supplementary, transfection experiments indicated that invaded S. typhimurium accumulate Arf6-vesicle in their vicinity. It is not clear yet, if SopE or SopE2 directly participate in this recrution or if it is a indirect effect of the invasion. Additionally, several non-GTPase proteins were identified: the calcium binding protein allograft inflammatory factor 1 (AIF1), which probably participates in the regulation of actin and the cholesterol binding protein apolipoprotein A-1 (APO-A1). The identification of these proteins in complex with SopE2 displays a possibility to analyse further functions of SopE2 in future. |
