Eine aktuelle Untersuchung hat gezeigt, dass das enteropathogene Bakterium *Enteropathogenic Escherichia coli* (EPEC) in epithelialen Zellen isolierte Calcium‑(Ca2+)‑Antworten auslöst, die durch extrazelluläres ATP (eATP) vermittelt werden. Die Studie belegt, dass diese Signale von der Typ‑III‑Sekretionsmaschinerie (T3S) des Bakteriums abhängen und durch das von EPEC sezernierte Protease‑Enzym EspC abgeschwächt werden.
Mechanismus der ATP‑Freisetzung
Forscher konnten nachweisen, dass die T3S‑Translokon‑Pore‑Bildung in den Wirtsmembranen zur Freisetzung von eATP führt. Dieses eATP fungiert als Auslöser für die Ca2+‑Antworten, wobei die Menge des freigesetzten ATPs die Amplitude und Geschwindigkeit der Calcium‑Signale bestimmt.
Einfluss des Proteins EspC
Die Analyse ergab, dass das bakterielle Protease‑Enzym EspC die eATP‑induzierte Ca2+‑Signalgebung herunterreguliert. Damit stellt EspC einen Gegenregulator dar, der die Intensität der zellulären Calcium‑Antworten moduliert.
Bildgebende Analyse der Calcium‑Signale
Durch hochgeschwindigkeits‑Ca2+‑Imaging wurde beobachtet, dass zu Beginn der Infektion niedrige eATP‑Konzentrationen Ca2+‑Antworten auslösen, die das gesamte Zellvolumen betreffen, jedoch geringe Amplituden und schnelle Kinetik aufweisen – Merkmale, die typischerweise lokalen Calcium‑Flüssen zugeordnet werden.
Theoretische Modellierung
Ein begleitendes theoretisches Modell legt nahe, dass geringe Mengen an Inositol‑1,4,5‑trisphosphat (IP3), die durch niedrige eATP‑Spiegel induziert werden, eine moderate Calcium‑Freisetzung bewirken. Diese moderate Freisetzung ermöglicht die rasche Koordination von IP3‑Rezeptor‑Cluster‑Aktivierungen über die gesamte Zelle hinweg.
Auswirkungen auf NF‑κB und O‑GlcNAc‑Modifikation
Die bislang nicht beschriebene, koordinierte schnelle Calcium‑Antwort erstreckt sich über längere Zeiträume und definiert einen Zellzustand, in dem die Aktivierung des pro‑inflammatorischen Transkriptionsfaktors NF‑κB gedämpft ist. Gleichzeitig wird eine Abnahme der Ca2+‑abhängigen O‑linked β‑N‑acetylglucosamin‑Modifikation (O‑GlcNAcylierung) von NF‑κB beobachtet.
Implikationen
Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass EPEC durch subtile Modulation von eATP‑ und Calcium‑Signalwegen die zelluläre Entzündungsantwort beeinflusst, was neue Ansatzpunkte für das Verständnis bakterieller Pathogenität und potenzielle therapeutische Interventionen eröffnet.
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