VacA und PorB als bakterielle Mediatoren von Apoptose

Das Hauptaußenmembranprotein PorB aus Neisseria gonorrhoeae und das Zytotoxin VacA aus Helicobacter pylori können durch ihre Wechselwirkung mit den Mitochondrien der Wirtszellen eine intrinsische Apoptose auslösen, deren Hauptmerkmal der Verlust des mitochondrialen Membranpotentials (ΔΨm) ist. Im Rahmen dieser Dissertation konnten neue Erkenntnisse zu den molekularen Grundlagen der damit verbundenen Innenmembranpermeabilisierung gewonnen werden. In einem umfangreichen Projekt wurde die intramitochondriale Lokalisation des porenbildenden β‐barrel‐Proteins PorB untersucht. β‐barrel‐Proteine kommen hauptsächlich in den Außenmembranen der Bakterien und der energieproduzierenden Organellen vor. In den Mitochondrien erfolgt die Biogenese derartiger Proteine normalerweise unter Vermittlung des SAM/TOB‐Komplexes, einer erst kürzlich beschriebenen Sortierungs‐ und Assemblierungsmaschinerie der mitochondrialen Außenmembran. Nun konnte in dieser Arbeit gezeigt werden, dass das PorB für seinen Import zwar die wirtsspezifischen Translokasen nutzt, vom SAM/TOBKomplex jedoch nicht erkannt wird und stattdessen in die mitochondriale Innenmembran inseriert. PorB ist das erste β‐barrel‐Protein, das sich in der mitochondrialen Innenmembran nachweisen ließ. Durch die Bildung einer großen Pore führt die Insertion des PorB umgehend zum Verlust des Membranpotentials. Vermutlich werden dabei in den Mitochondrien zudem Prozesse ausgelöst, die anschließend eine Freisetzung proapoptotischer Faktoren erleichtern. In einem weiteren Projekt wurde nachgewiesen, dass die für das VacA‐Toxin beschriebenen anionenselektiven Kanäle ausschließlich von der proapoptotischen Untereinheit p34 gebildet werden. p34 wurde gereinigt und biochemisch charakterisiert. Das isolierte Protein bildete in wässriger Lösung Dodekamere. Die Auswertung von CD‐Spektren ergab Hinweise auf einen überraschend hohen Anteil antiparalleler β‐Faltblattstränge. Möglicherweise beruht die Porenbildung des p34 ähnlich wie beim PorB auf der Bildung eines β‐barrels. PorB und p34 zeigen in ihren Primärstrukturen keinerlei Ähnlichkeiten. Gleichwohl lagern sich beide Proteine in die mitochondriale Innenmembran ein, heben das Membranpotential auf und initiieren eine Apoptose. Offenbar greifen beide Virulenzfaktoren letztlich auf denselben molekularen Mechanismus zurück, um die Wirtszelle zu schädigen.