Molekulare Basis der Antigenvariation von Ureaplasma parvum

Zahlreiche in den vergangenen Jahren durchgeführte Studien an verschiedenen pathogenen Mykoplasmen haben gezeigt, dass sie ausgeklügelte genetische Systeme besitzen, wodurch sie befähigt sind, ihre antigene Zelloberflächenstruktur spontan zu verändern, und damit in der Lage sind, sich an den Wirt zu adaptieren. Diese Oberflächenantigenvariation wird über prädominant vorkommende immunogene Oberflächenmembranproteine vermittelt und ist häufig mit genomischen Umlagerungen verbunden, die das ON- und OFF-Switching der korrespondierenden Gene regulieren. Dieses Projekt untersucht den genetischen Mechanismus, der der Phasenvariation in der Expression von zwei Hauptoberflächenproteinantigenen von U. parvum zugrundeliegt, einer Ureaplasmenspezies, der eine ursächliche Bedeutung in der Entstehung einer Reihe von Erkrankungen des weiblichen Genitaltrakts und neonatalen Krankheitssyndromen zugewiesen wird und die als wichtiger opportunistischer Infektionserreger des Menschen zunehmend an Bedeutung gewinnt. Auf der Basis von Voruntersuchungen wird angenommen, dass das ON- und OFF-Switching der vom mba-Genlokus kodierten Oberflächenmembranproteine MBA und UU376 über DNA-Inversionen erfolgt. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist zu ermitteln, wie der genetische Switch, der die Expression von MBA und UU376 steuert, erfolgt. Zu diesem Zweck werden ausgehend von gut charakterisierten klonalen Varianten von U. parvum Serovar 3, die hinsichtlich der Expression von MBA und UU376 differieren, mit Hilfe von spezifischen Antikörpern als Detektionstool klonale Linien etabliert, mit dem Ziel, (i) die möglichen Rekombinations- und Inversionsstellen innerhalb des mba- Lokus zu identifizieren, (ii) die Genexpression auf dem Transkriptionslevel zu analysieren und die Expressionseinheit im mba-Lokus zu charakterisieren, sowie (iii) die Rekombinase zu identifizieren, die für die postulierte DNA-Inversion verantwortlich ist. Insgesamt wird mit den Ergebnissen der geplanten Untersuchungen die Grundlage für weitergehende Studien gelegt, die wichtige neue Erkenntnisse über die Bedeutung dieser variablen Oberflächenmembranproteine in der Pathobiologie von U. parvum erwarten lassen und neue Einblicke in die bislang unbekannten molekularen Pathogeneseprozesse ermöglichen, die U. parvum zur Ausprägung invasiver und disseminierter Krankheitsbilder befähigen. Darüber hinaus ist davon auszugehen, dass die etablierten Daten langfristig auch zur Entwicklung klinisch geeigneter serodiagnostischer Ansätze beitragen können, ebenso wie zu neuen Konzepten der molekularen Evolution von U. parvum und seiner verschiedenen Serovare.

Zahlreiche in den vergangenen Jahren durchgeführte Studien an verschiedenen pathogenen Mykoplasmen haben gezeigt, dass sie ausgeklügelte genetische Systeme besitzen, wodurch sie befähigt sind, ihre antigene Zelloberflächenstruktur spontan zu verändern, und damit in der Lage sind, sich an den Wirt zu adaptieren. Diese Oberflächenantigenvariation wird über prädominant vorkommende immunogene Oberflächenmembranproteine vermittelt und ist häufig mit genomischen Umlagerungen verbunden, die das ON- und OFF-Switching der korrespondierenden Gene regulieren. Dieses Projekt untersuchte den genetischen Mechanismus, der der Phasenvariation in der Expression von Hauptoberflächenproteinantigenen von U. parvum zugrunde liegt, einer Ureaplasmenspezies, der eine ursächliche Bedeutung in der Entstehung einer Reihe von Erkrankungen des weiblichen Genitaltrakts und neonatalen Krankheitssyndromen zugewiesen wird und die als wichtiger opportunistischer Infektionserreger des Menschen zunehmend an Bedeutung gewinnt. Im Verlauf dieses Projekts wurden zwei solcher phasenvariablen Loci, der "mba-Genlocus" und das "UU172 Phasenvariable Element", identifiziert und detailiert beschrieben, sowie Ergebnisse zur Aufklärung des zum ON/OFF-Switching führenden genetischen Mechanismus ermittelt. Hierbei konnte aufgezeigt werden, dass eine DNA Inversion zwischen zwei kurzen, invertierten DNA Sequenzen in den 5`-Bereichen der entgegengesetzten Gene zur Expression immer nur eines der beiden Antigene innerhalb des Genlocus führt, wobei Antikörper-Stressinduzierende in vitro Studien darauf hindeuten, dass die nachgewiesene Antigenvariation als Immunevasionsstrategie im Wirtsorganismus genutzt werden kann. Im Laufe des Projekts wurde schließlich eine potentielle Tyrosin-Rekombinase identifiziert, welche mit den invertierten DNA Sequenzen interagiert und vermutlich an der genetischen Umlagerung mitbeteiligt ist. Des Weiteren wurde eine Bindestelle für eine weitere potentielle Rekombinase im Genom lokalisiert, welche möglicherweise an der Auflösung von Chromosomen-Dimeren nach Genom-Replikation beteiligt ist. Zusammenfassend führten die erzielten Ergebnisse der durchgeführten Studien zu neuen Einblicken in die bislang unbekannten molekularen Pathogeneseprozesse, die es Ureaplasmen ermöglichen, sich an den Wirt zu adaptieren. Darüber hinaus schaffen die gewonnenen Informationen eine stabile Basis für zukünftige Untersuchungen hinsichtlich (a) der Charakterisierung von Rekombinationsmechanismen, (b) neuer molekularer diagnostischer Nachweisverfahren und (c) geeigneter therapeutischer und präventiver Strategien.