Proteomik der Regenbogenforelle als Antwort auf Y. ruckeri

Die Rotmaulseuche ist eine durch Yersinia ruckeri hervorgerufene Erkrankung der Regenbogenforelle (Rbf). Die Krankheit führt zu erheblichen wirtschaftlichen Verlusten, vor allem in der Aquakultur der Salmoniden. Frühere Studien haben Y. ruckeri Stämme in Biotyp 1 (beweglich und Lipase-positiv) und Biotyp 2 (unbeweglich und Lipase-negativ) kategorisiert und sowohl genetische Unterschiede als auch Unterschiede in der Mortalität und Immunreaktion zwischen den beiden Biotypen identifiziert. Bisherige Studien haben gezeigt, dass Biotyp 2 Stämme für den Ausbruch der Rotmaulseuche bei den Rbf, die gegen Biotyp 1 geimpft waren, verantwortlich sind. Die monovalente Impfung ist somit nicht geeignet, um die Fische vor einer Infektion zu schützen. Es besteht ein dringender Bedarf, die biochemischen Veränderungen im Fisch zu verstehen und die Unterschiede in der Immunantwort bezüglich Biotyp 1 und 2 Stämmen zu klären. Proteomik kann wichtige Informationen über die biochemischen Veränderungen in Geweben und Zellen liefern. Bis heute besteht einen Bedarf an Wissen über das tatsächliche Wirtsprotein, dessen Expression während einer Infektion mit Y. ruckeri hoch- oder runterreguliert ist. Dieses Projekt zielt darauf ab, unterschiedlich exprimierte Proteinprofile von mit Y. ruckeri Biotyp 1 und 2 infizierten Rbf, welche zu unterschiedlichen Zeitpunkten beprobt werden, zu identifizieren. Dadurch können die beobachtetenbiochemischenVeränderungenauf Proteinebene geklärt werdenunddie Wirkungsmechanismen der Proteine, deren Expression sich nach der Infektion verändert haben, analysiert werden. Nach experimenteller Infektion von Rbf mit Y. ruckeri Biotyp 1 und 2, werden Organproben zu unterschiedlichen Zeitpunkten nach der Infektion entnommen. Danach werden mit Hilfe von Proteomik Ansätze unterschiedlich exprimierte Proteine in den verschiedenen Organen identifiziert. Die unterschiedliche Expression von Proteinen soll mittels Westernblotting bestätigt werden. Die biologischen Funktionen, die Netzwerke und die Signalwege der Proteine werden untersucht. Die Studie wird uns die ersten Proteinprofile von Rbf in Reaktion auf eine bakterielle Infektion zeigen. Das Projekt wird dazu beitragen, die beobachteten Unterschiede in der Proteinexpression als Antwort auf die Infektion mit Y. ruckeri, Biotyp 1 und 2 in den untersuchten Regenbogenforellen zu klären. Die identifizierten Proteine werden analysiert, um dynamische Informationen zu liefern, die uns helfen die biologischen Prozesse und, durch die Infektion aktivierte biochemische Stoffwechselwege,wie Signaltransduktion und Proteasomaktivität, zu verstehen. Zukünftig können die identifizierten Proteine für die Herstellung von Markern oder Protein-Chip Ansätzen zur Identifizierung von resistenten Fischen und in therapeutischen Ansätzen zum knock-down von Genen, die am Krankheitsgeschehen beteiligt sind, eingesetzt werden.

Yersinia ruckeri verursacht weltweit die Rotmaulseuche der Salmoniden. Der Erreger hat ein breites Wirtsspektrum, eine weite geographische Verbreitung und verursacht erhebliche ökonomische Verluste in der Fischaquakultur. Die klinischen Anzeichen der Krankheit sind subkutane Blutungen, Exophthalmus, Splenomegalie und Entzündungen der unteren Darmabschnitte. Y. ruckeri wird in den Biotyp 1 und den Biotyp 2-Stamm unterteilt. Regenbogenforellen sind unter landwirtschaftlichen Bedingungen schnell wachsend und robust und somit die am häufigsten gezüchteten Salmoniden. Regenbogenforellen sind besonders anfällig für beide Biotyp 1 und Biotyp 2 Y. ruckeri-Stämme. Wir waren daran interessiert, Veränderungen des Proteoms in Organen von Regenbogenforellen, während des Infektionsprozesses mit Y. ruckeri-Stämmen, zu identifizieren. Für diese Studie wurden Regenbogenforellen experimentell mit Y. ruckeri Stämmen infiziert. Die Organe Kopfniere, Milz und Dünndarm wurden zu verschiedenen Zeitpunkten entnommen. Proben einzelner Organe wurden mit einem shotgun proteomic Ansatz analysiert. Proteinfunktionen und Protein-Protein- Interaktion wurden mithilfe von Bioinformatik-Tools vorhergesagt. Die Ergebnisse dieses Projekts zeigten, dass Y. ruckeri die Expression einer Vielzahl von Kopfnieren-, Milz- und Dünndarmproteinen mit verschiedenen Funktionen moduliert. Einige immunbezogene Proteine wie Lysozym C, Thioredoxin, Chemotaxin, Precerebellin-like Protein, Cathepsin B, C-Typ-Lectin B und Tetraspanin waren in infizierten Regenbogenforellen stark hochreguliert. Die Ergebnisse dieser Studie zur Immunantwort auf Proteinebene geben neue Einblicke in die systemische Reaktion von Regenbogenforellen auf die Infektion mit Y. ruckeri Stämmen. Biotyp 1 und Biotyp 2 Y. ruckeri-Stämme induzieren geringe proteomische Veränderungeninden Organenvon Regenbogenforellen.Vorhergesagte Kohlenstoffmetabolismus, Ribosomen- und Phagosom-Signalwege könnten nützlich sein, um biologische Prozesse zu verstehen und weitere Pionierarbeit in der Proteomik zu leisten. Die identifizierten Proteomprofile werden als Vorlage für das Verständnis der Organfunktionen von Salmoniden dienen und die Menge an Spektreninformation von Regenbogenforellenproteinen im öffentlichen Proteomik-Datenspeicher erhöhen.