Universität zu Köln

Leggio, Sonja Ariane (2008). Autophagie und Staphylococcus aureus: Pathogen-Wirtszell-Interaktion. PhD thesis, Universität zu Köln.

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Abstract

S. aureus ist in der Lage verschiedene nicht-professioneller Phagozyten zu infiltrieren und zu töten. Diese zytotoxischen S. aureus Isolate besitzen die Fähigkeit agr-vermittelt den Autophagieweg zu unterlaufen, um in Autophagosomen zu replizieren und schließlich Wirtszelltod zu induzieren. In dieser Arbeit wurde das Transkriptionsprofil von HeLa-Zellen nach Infektion mit zytotoxischen wt agr S. aureus versus nicht-zytotoxischen agr-/- S. aureus verglichen. Auf nicht-zytotoxische S. aureus reagieren HeLa-Zellen mit der differentiellen Expression von 230 Genen innerhalb der ersten sieben Stunden nach Infektion, während die Reaktion auf den zytotoxischen wt agr S. aureus mit nur 79 Genen sehr viel begrenzter ist. Unter den bereits drei Stunden nach Infektion von HeLa-Zellen mit wt agr S. aureus signifikant gesteigert exprimierten Genen ist die unc-51-like Kinase (ULK1). ULK1 ist homolog zu der Serin/Threonin Kinase ATG1, die in der Hefe an der Initiation der Autophagie beteiligt ist. Mit BLAST-Analyse wurde neben den zwei bislang bekannten humanen Homologen von ATG1, ULK1 und ULK2 ein zusätzliches Homolog, das ULK3 identifiziert. In Northern Blot Analysen wurde gezeigt, dass in den meisten humanen Geweben die Transkripte ULK1-3 gemeinsam, jedoch unterschiedlich stark exprimiert werden. Durch Hemmung der Expression von ULK1 oder parallel von ULK1/2 mit siRNA-Interferenz wurde die Funktion dieser ULK Proteine für die allgemeine Autophagie, für die Autophagie von S. aureus sowie für den zytotoxischen Effekt von S. aureus untersucht. Die reduzierte Expression von ULK1 oder ULK1/2 führt generell zu verringerter Bildung von Autophagosomen und ebenso zu deutlicher Reduktion der Kolokalisation von S. aureus mit LC3-positiven Autophagosomen. Zudem ist nach Hemmung der Expression von ULK1 oder ULK1/2 in mit S. aureus infizierten HeLa-Zellen die intrazelluläre Bakterienlast reduziert und ein signifikanter erhöhter Anteil der Wirtszellen bleibt vital. Diese Daten deuten auf eine wichtige Rolle von ULK1 und eventuell ULK2 bei der Entstehung von Autophagosomen als intrazelluläre Replikationsnische von S. aureus hin. Die Bildung dieser Nische ist Vorraussetzung für den vollen zytotoxischen Effekt von S. aureus.

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Translated title:	Title Language Autophagy and Staphylococcus aureus: pathogen-host cell interaction English
Translated abstract:	Abstract Language S. aureus is able to invade and induce host cell death in various types of non-professional phagocytes. These cytotoxic S. aureus isolates subvert autophagy agr-dependent. They use the autophagsosomes for intracellular replication and eventually induce host cell death. To this end, the transcription profile of HeLa cells infected with cytotoxic wt agr S. aureus was compared with that of cells infected with noncytotoxic agr-/- S. aureus. HeLa cells infected with noncytotoxic S. aureus differentially expressed 230 genes within seven hours after infection, while the response to cytotoxic wt agr S. aureus was with 79 differentially expressed genes much less pronounced. Among the transcripts upregulated already 3 h after infection with wt agr S. aureus was unc-51-like kinase 1 (ULK1). ULK1 is a homologue of the serine/threonine protein kinase ATG1 of yeast, which is involved in the initiation of autophagy. Besides the two known homologues of ATG1 we identified by BLAST analysis an additional homologue, the unc-51 like kinase 3 (ULK3). Northern blot analysis revealed, that the ULK1-3 transcripts are expressed together in the most human tissues, but in different expression levels. By down-regulation of the expression of ULK1 or parallel ULK1/2 via siRNA interference, the function of these ULK proteins was assessed in autophagy in general, in autophagy of S. aureus and in the cytotoxic effect mediated by S. aureus. Reduced expression of ULK1 or ULK1/2 inhibited generation of autophagosomes in general, and specifically the co-localization of S. aureus with LC3-positive autophagosomes. Importantly, inhibition of ULK1 or ULK1/2 resulted in HeLa cells in a reduced bacterial load and reduced cytotoxicity. These results suggest, that ULK1 and possibly ULK2 are important for the generation of autophagosomes as the niche for intracellular replication of S. aureus. Inhibition of autophagy leads to a diminished survival of intracellular S. aureus and a reduced cytotoxic effect of this bacterium. English
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Leggio, Sonja Ariane Sonjaleggio@gmx.de UNSPECIFIED UNSPECIFIED
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-23569
Date:	2008
Language:	German
Faculty:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences
Divisions:	Faculty of Medicine > Medizinische Mikrobiologie, Immunologie und Hygiene > Institut für Medizinische Mikrobiologie, Immunologie und Hygiene
Subjects:	Life sciences
Uncontrolled Keywords:	Keywords Language Autophagie, Staphylococcus aureus, Zelltod, ULK1, German autophagy, Staphylococcus aureus, cell death, ULK1 English
Date of oral exam:	22 April 2008
Referee:	Name Academic Title Krönke, Martin Prof. Dr.
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/2356