SFB1557 - Functional plasticity encoded by cellular membrane networks

Funktionelle Plastizität kodiert durch zelluläre Membrannetzwerke

Salmonella enterica ist ein klinisch wichtiges, invasives und fakultativ intrazelluläres bakterielles Pathogen. Intrazelluläre S. enterica serovar Typhimurium (STM) manipulieren ihre Säugetier-Wirtszellen auf einzigartige Weise, was zur Bildung der Salmonellen-enthaltenden Vakuole (SCV) führt. Ein Schlüsselfaktor für die intrazelluläre Lebensweise von STM ist das Typ-III-Sekretionssystem (T3SS), das von Genen auf der Salmonella-Pathogenitätsinsel 2 (SPI2) kodiert wird, sowie eine Reihe von Effektorproteinen, die vom SPI2-T3SS transloziert werden. Das SCV hat mehrere Eigenschaften von spät endosomalen/lysosomalen Kompartimenten, ist aber trotzdem für das Überleben und die Replikation von STM förderlich. Intrazelluläre STM induzieren mit Hilfe von SPI2-T3SS-Effektorproteinen einen massiven Umbau des endosomalen Systems der Wirtszelle. Die kontinuierliche Rekrutierung endosomaler Membranen in die SCV ist entscheidend, um die Integrität dieses Membrankompartiments zu gewährleisten, die Freisetzung von Pathogenen in das Zytosol der Wirtszelle zu verhindern und die Nahrungsversorgung der Salmonellen zu gewährleisten. Das daraus resultierende Netzwerk von Salmonellen-induzierten Filamenten (SIF) ist mit der SCV verbunden. SIF haben eine komplexe Architektur aus röhrenförmigen Doppelmembran-Kompartimenten, die das Zytosol der Wirtszelle einschließen. Die Bildung von SIF hängt von der Funktion einer Untergruppe von SPI2-T3SS-Effektorproteinen ab, die ebenfalls mit den Membranen von SIF und SCV assoziiert oder in diese integriert sind.

Die Mechanismen, wie die Effektorproteine zu den endosomalen Membranen gelangen und die funktionelle Plastizität des endosomalen Systems von Säugetieren beeinflussen, sollen in diesem Projekt untersucht werden.

Wir wollen neue Einzelmolekülansätze optimieren und anwenden, um das Schicksal von Effektorproteinen in lebenden Wirtszellen zu analysieren, und ein reduktionistisches experimentelles System zur Untersuchung des Beitrags einzelner Effektorproteine entwickeln (Ziel 1).

Als Nächstes testen wir experimentell Hypothesen zum Transport von Effektorproteinen, zur Membraninteraktion und zur Manipulation der endosomalen Membranen von Wirtszellen (Ziel 2).

In Ziel 3 werden neue lipidomische Einzelorganelltechniken angewandt, um die Lipidzusammensetzung isolierter SCV- und SIF-Membranen zu bestimmen. In Kombination mit den verfügbaren Proteomikdaten wird dies Aufschluss über die Biogenese dieser Kompartimente geben.