Dissertation (Metadaten)
Titel:Charakterisierung von Effektormolekülen der antimikrobiellen Abwehr von Ciona intestinalis
 
Autor:Henning Fedders
 
URN:NBN:urn:nbn:de:gbv:8-diss-29548
 
Fakultät:Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
DDC Sachgebiet:570 Biowissenschaften, Biologie
 
Datum der mdl. Prüfung:05.06.2008
 
Referent(in):Prof. Dr. Matthias Leippe
Korreferent(en) Korreferentin:Prof. Dr. Dr. h.c. Thomas C. G. Bosch
 
Beschreibung:Neben der hochspezifischen zellvermittelten Immunantwort höherer Organismen besitzen sowohl Wirbeltiere als auch Wirbellose Mechanismen zur unspezifischen Abwehr von Pathogenen. Schlüsselmoleküle dieser so genannten angeborenen Immunantwort sind die antimikrobiellen Peptide. Die Seescheide Ciona intestinalis ist als am Meeresgrund lebender Filtrierer einer ständigen Infektionsgefahr durch im Meerwasser lebende Mikroben ausgesetzt. Es ist daher anzunehmen, dass C. intestinalis ein effizientes Abwehrsystem aufweist, das den Besitz hoch wirksamer antimikrobieller Effektormoleküle einschließt. Im Rahmen dieser Arbeit konnten mehrere antimikrobielle Peptide aus verschiedenen Geweben von C. intestinalis gereinigt werden, für die eine besondere Barrierefunktion gegen eindringende Mikroorganismen angenommen wurde. Allerdings konnte die Primärstruktur der isolierten Peptide jeweils nur teilweise aufgeklärt werden. Gründe hierfür waren posttranslationale Modifikationen sowie die Existenz einer kryptischen Art und die damit verbundenen Probleme bei massenspektrometrischen Analysen und Edman-Sequenzierungen. Daraufhin wurde eine Methode der in silico Analyse entwickelt, über die in der EST-Datenbank von C. intestinalis zwei Genfamilien (Ci-mam und Ci-pap) identifiziert werden konnten, deren einzelne Mitglieder für mutmaßliche Vorläufermoleküle antimikrobieller Peptide codieren. Diese Annahme wurde durch die Ergebnisse einer semiquantitativen RT-PCR Analyse gestützt, wonach die Transkriptionsrate einiger Mitglieder der beiden Genfamilien nach Immunstimulation in Hämozyten deutlich hochreguliert wurde. Die beiden abgeleiteten synthetischen Peptide Ci-MAM-A24 und Ci-PAP-A22 wiesen eine starke Aktivität gegen eine Reihe von grampositiven und gramnegativen Bakterien auf einschließlich Pathogenen des Menschen und mariner Wirbelloser. Außerdem waren beide Peptide aktiv gegen den opportunistisch humanpathogenen Pilz Candida albicans. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass grampositive und gramnegative Bakterien von beiden Peptiden durch die Permeabilisierung ihrer zytoplasmatischen Membran getötet werden. Die Wirksamkeit der Peptide blieb bei verschiedenen pH-Werten bestehen und insbesondere zeigte sich die antibakterielle Aktivität von Ci-MAM-A24 außergewöhnlich tolerant gegenüber erhöhten Salzkonzentrationen. Dagegen waren die Peptide praktisch nicht zytolytisch gegen Erythrozyten von Säugetieren. Die Kombination dieser Eigenschaften macht die beiden synthetischen Peptide zu viel versprechenden Kandidaten für die Entwicklung neuartiger Antibiotika. Immunozytochemische Analysen und in situ Hybridisierungen ergaben, dass die entsprechenden natürlichen Peptide Ci-MAM-A und Ci-PAP-A in univakuolären Granulozyten synthetisiert und in dem charakteristischen großen Kompartiment dieser Zellen gespeichert werden. In Anbetracht der Tatsache, dass im Genom von C. intestinalis keine Gene identifiziert wurden, deren Produkte antimikrobiellen Peptiden anderer Organismen ähneln, stellen die beiden beschriebenen Peptidfamilien höchst wahrscheinlich wichtige Effektormoleküle der Hämozyten zur Abwehr mikrobieller Infektionen bei Seescheiden dar.
 
Schlagworte:Ciona intestinalis, Tunicata, antimikrobielle Peptide, angeborenes Immunsystem, Hämozyten
 
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