Molekulare Charakterisierung von H. Pylori Ure I

Das gramnegative, spiralige Bakterium Helicobacter (H.) pylori besiedelt die menschliche Magenschleimhaut und ist die hauptsächliche Ursache für Gastritis. In weiterer Folge kann es zur Entstehung von Zwölffingerdarmgeschwüren und Karzinomen kommen. Die Durchseuchungsrate erreicht in den Industrieländern ~30 in einzelnen Entwicklungsländern bis zu 90%. Damit zählt Gastritis zu einer der häufigsten Infektionskrankheiten überhaupt. Die Behandlung dieser Infektion erfolgt derzeit mit einer Tripeltherapie (Protonenpumpen-Inhibitor + 2 verschiedenen Antibiotika). Aufgrund von Therapienebenwirkungen bzw. wegen der steigenden Antibiotikaresistenz, wäre eine alternative H. pylori spezifische Therapie jedoch wünschenswert. Ein wesentlicher Virulenzfaktor von H. pylori ist eine ausgeprägte Ureaseproduktion. Dieses Enzym, welches Harnstoff in Ammoniak und Kohlendioxid spaltet, ist für die erstaunliche Säuretoleranz dieses Bakteriums sowie für eine erfolgreiche Kolonisierung der Magenschleimhaut und für einen Teil der beobachtbaren pathologischen Veränderungen verantwortlich. Darüber hinaus ist es ein wesentlicher diagnostischer Marker. Zur Produktion einer funktionellen Urease sind die Strukturproteine UreA und UreB sowie weitere Proteine (UreE, UreF, UreG, UreH) nötig. Das Fehlen eines weiteres Proteins, UreI, führt trotz unveränderter Ureaseproduktion zu einem Verlust der Säuretoleranz. Nach einem vorläufigen Modell von UreI, welches in der Arbeitsgruppe von Dr. Sachs entwickelt wurde, ist das Membranprotein ein säureaktivierbarer Harnstofftransporter, der die Versorgung der intrazellulären Urease mit Harnstoff sicherstellt. Das vorliegende Projekt hat die Identifikation von funktionell wichtigen Aminosäuren innerhalb von UreI zum Ziel. Dazu sollen einzelne Mutationen in das ureI Gen eingebracht und deren Auswirkung auf die Säuretoleranz von H. pylori sowie dem Transport von Harnstoff in einem eukaryontischen Zellmodell (Xenopus Oocyten) getestet werden. Parallel dazu soll versucht werden das Protein zu reinigen und zu kristallisieren, um eine Röntgenstrukturanalyse durchzuführen. Darüber hinaus soll geklärt werden, ob die Funktion des Proteins mit einer Phosphorylierung oder mit einer Interaktion mit anderen Proteinen zusammenhängt, was nach Durchführung von Sequenzvergleichen im Bereich des Möglichen liegt. Diese und bereits vorliegende Informationen sollen in die computerunterstützte Modellierung von UreI einfließen und das Auffinden von möglichen Inhibitoren des Harnstofftransportes oder des molekularen Mechanismus der Säureaktivierung erleichtern. Solche Wirkstoffe würden sich potentiell für die Entwicklung einer H. pylori spezifischen Monotherapie eignen.