Molekulare Grundlage der Pathogenität von M. gallisepticum

Mykoplasmen sind zellwandlose Bakterien, von denen einige Arten als Infektionserreger sowohl in der Humanmedizin als auch in der landwirtschaftlichen Nutztierhaltung eine grosse Rolle spielen. Im Vergleich zu anderen pathogenen Bakterien ist das derzeitige Grundlagenwissen über die molekulare Basis der Pathogenität von Mykoplasmen nur begrenzt, so dass ihre Infektionsstrategien und die Pathogenese der durch sie induzierten Krankheitsbilder auf zellulärer und molekularer Ebene noch unverstanden sind. Um diese Wissenslücke zu schliessen, bietet sich die für das Geflügel pathogene Mykoplasmenart Mycoplasma gallisepticum als Modellorganismus an. In diesem Projekt werden unter Verwendung molekularbiologischer Techniken kombiniert mit immunologischen Markierungsverfahren und mit Hilfe der Elektronenmikroskopie die verschiedenen Komponenten von Mycoplasma gallisepticum, die die Adhärenz dieses Erregers an seine Wirtszellen vermitteln, charakterisiert. Untersuchungen zur Struktur, zellulären Lokalisation und Interaktion von Adhäsinen und Adhäsin- ähnlichen Strukturen sowie die vergleichende Charakterisierung der morphologischen Besonderheiten und der zelladhäsiven und zellinvasiven Eigenschaften von Mycoplasma gallisepticum-Mutanten lassen wichtige neue Erkenntnisse über die molekulare Grundlage der Pathogenität dieses Erregers erwarten. Ziel ist, die Rolle von bereits bekannten als auch von weniger gut charakterisierten Adhäsinen und akzessorischen Proteinen in der Erreger-Wirt-Interaktion zu definieren, wobei die Untersuchung ihrer Beteiligung bei der Formierung des Anheftungsorganells, beim Anheftungsprozess und bei der Zellinvasion einen Schwerpunkt bilden. Diese Ergebnisse werden als Grundlage für weiterführende In vivo-Studien dienen können, die als Tiermodell den natürlichen Wirt, das Huhn, vorsehen, wodurch die tatsächliche funktionelle Bedeutung der einzelnen Komponenten in der Entstehung lokaler und systemischer Infektionen definiert werden kann. Darüber hinaus ist nicht auszuschliessen, dass sich aufbauend auf die an Mycoplasma gallisepticum gewonnenen Ergebnisse neue Einblicke in die Infektionsstrategien des phylogenetisch nah verwandten humanpathogenen Erregers Mycoplasma pneumoniae gewinnen lassen, für den kein geeignetes Tiermodell für Pathogenesestudien verfügbar ist.

Die für das Geflügel pathogene Mykoplasmenart Mycoplasma gallisepticum hat sich als geeigneter Modellorganismus erwiesen, um das Grundlagenwissen über die molekulare Basis der Pathogenität von Mykoplasmen zu erweitern und ihre Infektionsstrategien auf zellulärer und molekularer Ebene besser zu verstehen. Unter Anwendung molekularbiologischer Techniken kombiniert mit immunologischen Markierungsverfahren und mit Hilfe der Elektronenmikroskopie konnte gezeigt werden, dass die verschiedenen Komponenten von M. gallisepticum, die die Zell-Adhärenz und Zell-Invasivität dieses Erregers vermitteln, offensichtlich von einem einer Pathogenitätsinsel ähnlichen Genlokus, dem sog. mgc-Gencluster, kodiert werden. Die Entwicklung immunologischer Reagenzien für das Monitoring dieser Schlüsselmoleküle hinsichtlich ihrer Expression und Variation in vitro und in vivo sowie Fortschritte im Hinblick auf die Konstruktion von Shuttle-Vektoren für gezielte Gen-Knockouts und Gen-Komplementierung sind wichtige erste Erfolge, welche die Basis für detailliertere Folgestudien gelegt haben, um die präzise Rolle des mgc-Genlokus und seiner Kodierungsprodukte in der molekularen Pathogenese im Zuge einer M. gallisepticum-Infektion klären zu können. Der überraschende Befund, dass M. gallisepticum in der Lage ist, Hühnererythrozyten zu invadieren, stellt darüber hinaus einen entscheidenden Durchbruch in der molekularen Pathogeneseforschung an Mykoplasmen dar, der in weiterführenden Studien wichtige neue Erkenntnisse über die molekulare Grundlage der Pathogenität und Infektionsstrategien dieses Erregers sowie auch anderer pathogener Mykoplasmen erwarten lässt.