Die Bedeutung von Homologen der RNA-Bindeproteine bei der Campylobacter jejuni-induzierten Enteritis

Abstract

Campylobacter jejuni ist einer der häufigen Erreger der Gastroenteritis. Die Campylobacteriose ist meist selbstlimitierend. Schwere Verlaufsformen können jedoch ein Guillain-Barré-Syndrom auslösen. Obwohl es in den letzten zehn Jahren stetig zu einer steigenden Inzidenz und Prävalenz der Campylobacteriose-Fälle kam, ist das Wissen über die Pathogenese limitiert. RNA-Chaperone katalysieren die Regulation der Proteinbiosynthese durch Stabilisierung von sRNAs und mRNAs. Die Existenz von sRNAs in C. jejuni ist gesichert, jedoch konnten bis heute keine RNA-Chaperone in C. jejuni identifiziert werden. In dieser Arbeit wurde das Genom des C. jejuni Referenzstamms NCTC11168 nach RNA-Chaperon-Genen durchsucht. Die Gene cj1103, cj0667 und cj0138 wurden identifiziert und durch Mutationsanalysen, Komplementationsanalysen und Überexpressionsanalysen weiter untersucht. Die Überexpression des Gens cj1103 führte zu einer erhöhten Wachstumsgeschwindigkeit. Die Gene cj1103 und cj0138 waren in der Autoagglutination, in der Taxis und bei dem Überleben unter ungünstigen Umgebungsbedingungen involviert. Die Bedeutung der Gene cj1103, cj0667 und cj0138 für die Pathogenität von C. jejuni wurde in Mausmodellen für akute und chronische Infektionen untersucht. Im chronischen Kolitismodell wurden gnotobiotische Mäuse mit einer Darmflora des Menschen rekolonisiert und mit C. jejuni infiziert (HGM). Zwei Experimentalteile zeigten variable Ergebnisse. Im ersten Experimentalteil spielten die Gene cj1103 und cj0138 eine Rolle für die Kolonisationskapazität. Die C. jejuni-Infektion führte hier zu einer Kolitis. Die Induktion von MCP-1, IL-6, TNF-!, IL-10, IL-18 und INF-" war unabhängig von den Genen. Lediglich cj0667 war hier für die IL-18-Expression essentiell. Im IL-10-/--Mausmodell für akute Kolitis wurde die normale bakterielle Flora durch Antibiotikabehandlungen eradiziert. Die Gene cj1103, cj0667 und cj0138 spielten hier eine entscheidende Rolle. Die Gene cj0667 und cj0138 waren essentiell für die Ausbildung histologischer Darmpathologien, besonders für die Apotoseinduktion. Dem Gen cj0667 kam zusätzlich eine Bedeutung bei der Zellproliferation zu. Für die Aktivierung von Granulozyten, der IL-6-Expression und der Muzinexpression spieltendie Gene cj0667 und cj0138 eine Rolle. Das Gen cj0138 war für die TNF-! Aktivierung und das Gen cj0667 für die NO-Ausschüttung von Bedeutung. Im Colon war das Gen cj0667 für die Zerstörung der Schleimschicht essentiell. Bei der Vermehrung der B-Zellen waren cj0667 und cj0138 von Bedeutung. Für die Vermehrung von T-Zellen und regulatorischer T-Zellen war das Gen cj0667 essentiell. Bei der IL-18-Produktion waren die Gene cj0667 und cj0138 essentiell. Cj0138 spielte für die IL-23-Expression eine entscheidende Rolle. Die analysierten Gene kodieren Virulenzfaktoren von C. jejuni. Ob die kodierten vermeintlichen RNA- Bindeproteine tatsächlich als RNA-Chaperone fungieren, ist nicht sicher.

Campylobacter jejuni is a common cause for gastroenteritis. Ordinarily campylobacteriosis is self-limiting, but severe cases can lead to the sequel Guillain-Barré syndrome. Even though there was a steady increase in incidence and prevalence of campylobacteriosis during the last ten years, our knowledge of the pathogenesis is still limited. RNA chaperones regulate protein biosynthesis by stabilising sRNAs and mRNAs. C. jejuni contains sRNAs. Contrarily RNA chaperones are yet to be found in C. jejuni. We searched the genome of C. jejuni NCTC11168 for potential RNA chaperone genes and identified cj1103, cj0667 and cj0138. Further analysis of these genes was conducted on constructed mutants, complements and overexpressors. The overexpression of cj1103 led to an accelerated growth. Genes cj1103 and cj0138 are involved in autoagglutination, taxis and survival in unfavourable conditions. The relevance of cj1103, cj0667 and cj0138 in C. jejuni’s pathogenicity was investigated in mouse models for acute and chronic infections. Gnotobiotic mice were recolonised with a human gut flora and infected with C. jejuni in the chronic colitis model (HMG). The two experimental-parts showed variable results. Genes cj1103 and cj0138 were important for colonisation and the colitis that was caused by infection with C. jejuni in the first experimental part. The induction of MCP-1, IL-6, TNF-!, IL-10, IL-18 and INF-" was irrespective of the three genes. Merely cj0667 was essential for IL-18 expression. In the acute colitis model the common bacterial flora of IL-10-/- mice was eradicated by antibiotic treatment. The genes cj1103, cj0667 and cj0138 played a crucial role in this acute model. Cj0667 and cj0138 were crucial in causing gut pathology, especially apoptosis. Further gene cj0667 had a role in cell proliferation. Cj0667 and cj0138 promoted the activation of granulocytes, the expression of IL-6 and mucin. Only gene cj0138 caused the activation of TNF-! and gene cj0667 higher levels of NO. Gene cj0667 caused the destruction of the mucus layer in the colon. Cj0667 and cj0138 were important for B cell proliferation and only cj0667 for T cell and regulatory T cell proliferation. IL-18 expression was caused by genes cj0667 and cj0138 and IL-23 expression only by cj0138. The analysed genes encode C. jejuni virulence factors. If these encoded putative RNA-binding proteins actually function as RNA chaperones remains to be determined.