Identifizierung Hämolyse-assoziierter Faktoren des Lungenpathogens Legionella pneumophila und Charakterisierung der Patatin-ähnlichen Phospholipase A PatA

Legionella pneumophila, der Erreger einer schwer verlaufenden Pneumonie, der Legionärskrankheit, besitzt neben bekannten Virulenzfaktoren wie z. B. einem Typ IVB-Sekretionssystem sowie dessen sekretierten Effektoren, eine Vielzahl potentiell zytolytisch wirkender Proteine (Proteasen, Lipasen und Hämolysine), die zur Pathogenität des Bakteriums und damit zur intrazellulären Vermehrung in Amöben und humanen Alveolarmakrophagen beitragen können. Zur Detektion zytolytischer Faktoren wurde ein Agarplatten-basiertes Screening-System angewandt, durch das 26 Gene identifiziert wurden, die vor allem das hämolytische Potential von L. pneumophila beeinflussten. Neben dem Gen für das L. pneumophila Hitzeschockprotein 33 (Hsp33) wurden zwei Gene, aroC und pabB, die für Enzyme des Shikimatweges bzw. der Folatbiosynthese codieren, als Hämolyse-assoziierte Faktoren identifiziert. Die aroC-Mutante war in ihrer Fähigkeit zur Pigmentbildung stark vermindert, während die pabB-Mutante einen intrazellulären Vermehrungsdefekt in Acanthamoeba castellanii aufwies. Für PatA, eine Patatin-ähnliche Phospholipase A von L. pneumophila, die über das Dot/Icm Typ IVB-Sekretionssystem in die Wirtszelle injiziert wird und hämolytische Eigenschaften besitzt, wurde sowohl Phospholipase A- als auch Lysophospholipase A-Aktivität gegenüber verschiedenen Phospholipidsubstraten inklusive Cardiolipin nachgewiesen. Für diese lipolytischen Aktivitäten war das in ein G-X-S-X-G-Lipasemotiv eingebettete Serin 72 als Bestandteil einer katalytischen Diade mit Aspartat 288 essentiell. Nach Expression in humanen A549 Lungenepithelzellen lokalisierte PatA an der Zytoplasmamembran der Wirtszelle, wofür der C-terminale Proteinbereich verantwortlich war. Die Deletion zweier C-terminaler Proteinregionen, einer low complexity-Region zwischen den Aminosäuren E519 bis E527 und einer putativen Transmembran-Domäne im Bereich der Aminosäuren K533 bis D555, führte zum vollständigen Verlust der Zytoplasmamembranlokalisation.