GT-Toxins Award 2019 für Stefanie Kowarschik

Bindung des von Yersinia pseudotuberculosis produzierten Zytotoxisch nekrotisierende Faktors (CNFY) an seinen zellulären Rezeptor

Der Zytotoxisch nekrotisierende Faktor (CNFY) ist ein Proteintoxin, welches neben einer Reihe weiterer Virulenzfaktoren entscheidend zur Pathogenität des Bakteriums Yersinia pseudotuberculosis beiträgt. Der Erreger befällt in erster Linie Nagetiere, allerdings treten auch Infektionen beim Menschen über die Aufnahme kontaminierter Nahrungsmittel oder Wasser auf. Eine Infektion mit dem Keim führt bei Nagetieren und beim Menschen zu einer fieberhaften Darmentzündung der so genannten Yersiniose.

Das 115 kDa große Proteintoxin ist modular aus einer N-terminalen Domäne, einer darauffolgenden Translokationsdomäne und einer C-terminalen katalytischen Domäne aufgebaut. CNFY zeigt eine hohe Sequenzidentität (~ 67 %) zu den anderen bekannten CNFs von Escherichia coli wie zum Beispiel CNF1. Die Aufnahme von CNFY erfolgt über einen noch nicht identifizierten, zellulären Rezeptor, welcher zusammen mit dem Toxin endozytotisch aufgenommen wird. Die Wirkung von CNFY basiert auf der Deamidierung einer spezifischen Aminosäure der RhoGTPasen, welche der Zelle als molekulare Schalter dienen und zahlreiche Prozesse, insbesondere die Organisation des Aktinzytoskeletts, regulieren. Hierbei modifiziert CNFY spezifisch die RhoGTPasen RhoA, B und C [1]. Die Deamidierung führt zu einer konstitutiven Aktivierung der verschiedenen Rho-Proteine, welche sich in diversen zellmorphologischen Veränderungen, wie der Ausbildung von Stressfasern oder einer Mehrkernigkeit der Zellen, äußert.

Unser Forschungsinteresse gilt dem zellulären Rezeptor, der für die Bindung von CNFY an die Zelloberfläche verantwortlich ist. Anhand von durchflusszytometrischen Analysen wurde das Bindungsverhalten von CNFY auf HeLa Zellen untersucht. Hierbei konnten wir zeigen, dass CNFY in großen Mengen an die Zellen anlagert wird, ohne eine Sättigung der Bindung zu erreichen. Die Konzentrationen an gebundenem CNFY lagen hierbei weit außerhalb eines für das Toxin physiologisch relevanten Bereiches. Zudem konnten wir mittels Generierung einer N-terminalen Verkürzung von CNFY zeigen, dass die katalytische Domäne von Aminosäure 709-1014 wichtig für die Bindung des Toxins an die Zielzellen ist und dass sich auch diese Domäne von CNFY in großen Mengen an die Zellen anlagert. Diesen Beobachtungen folgend lag die Hypothese nahe, dass CNFY an eine häufig vorkommende Oberflächenstruktur der Zelle bindet.

Versuche mit Ramos Zellen, einer B-lymphozytischen menschlichen Zelllinie gaben uns auf der Suche nach dem möglichen Rezeptor für CNFY einen entscheidenden Hinweis. Bei diesen Zellen konnten wir keine Bindung oder RhoA Deamidierung von CNFY nachweisen. Diese Zellen exprimieren nur sehr geringe Mengen Heparansulft Proteoglykane (HSPG) [3]. Die negativ geladenen HSPGs sind wichtige Bestandteile der extrazellulären Matrix und Plasmamembran tierischer Zellen, wo sie in großen Mengen vorkommen. In der Aminosäuresequenz von CNFY konnten wir zwei für die HSPG-Bindung wichtige Motive identifizieren: Diese liegen in der N-terminalen Domäne als auch in der C-terminalen katalytischen Domäne. Ein solches Motiv konnte beim nahe verwandten CNF1 nicht identifiziert werden. Eine Inhibition der HSPG-Synthese durch Natriumchlorat führte zu einer reduzierten Bindung von CNFY und dessen katalytischer Domäne von 709-1014, nicht aber für CNF1. Zudem konnte gezeigt werden, dass HSPGs nicht nur essentiell für die Bindung von CNFY sind, sondern auch für die Vergiftung der Zellen [3]. Ein vergleichbares Ergebnis lieferte eine Inkubation der Toxine mit dem Heparin-ähnlichen Polysaccharid Dextransulfat, das mit den HSPGs um Toxinbindung kompetiert. Die Bindung von CNFY und der katalytischen Domäne an die Zellen wurde hierdurch deutlich reduziert.

Zusammenfassend zeigen unsere Befunde, dass HSPGs wichtig für eine Anlagerung und Aufnahme von CNFY sind. Ob diese Strukturen als Haupt- oder Co-Rezeptoren dienen wird derzeit durch massenspektrometrische Untersuchungen geklärt. Eine Identifikation des zellulären Rezeptors, der für die Aufnahme des Toxins wichtig ist, liefert neue Einblicke in die Wirkungsweise von CNFY und dessen Rolle in der Pathogenität von Y. pseudotuberculosis.

[1] Sekine A, Fujiwara M, Narumiya S. (1989). Asparagine Residue in the rho Gene Product Is the Modification Site for Botulinum ADP-ribosyltransferase. The Journal of Biological Chemistry, 264: 8602–8605.

[2] Sehr P, Joseph G, Genth H, Just I, Pick E, Aktories K. (1998). Glucosylation and ADP763 ribosylation of Rho proteins: Effects on nucleotide binding, GTPase activity, and effector764 coupling. Biochemistry 37:5296-5304.

[3] Nobes CD, Hall A. (1995). Rho, rac, and cdc42 GTPases regulate the assembly of multimolecular focal complexes associated with actin stress fibers, lamellipodia, and filopodia. Cell, 81:53–62.

Zusammenfassung

Lebenslauf

Stellenangebote

Interessante Stellenangebote finden Sie unter folgendem Link: www.toxikologie.de/...

Siegfried G. Schäfer - Die Dosis macht das Gift

Diese Erkenntnis des Theophrastus Bombast von Hohenheim, besser bekannt unter dem Namen „Paracelsus“, führte im 16. Jahrhundert zu tiefgreifenden Veränderungen in der Medizin, da man seinerzeit auf den Einsatz von Naturstoffen – überwiegend auf pflanzlicher Basis – angewiesen war. Und bis heute lässt sich die Frage: „Welche Pflanze ist eine Heilpflanze und welche ist giftig?“ nicht immer leicht und eindeutig beantworten. Genau dort setzt Siegfried G. Schäfer, promovierter Pharmakologe und Toxikologe, mit diesem Buch an: Angereichert mit zahlreichen Anekdoten, nimmt er vom „Alpenveilchen“ bis zur „Zaunrübe“ 31 Pflanzen genau unter die Lupe, beschreibt sie mit allen Inhaltsstoffen und deren Wirkung und lässt die Leserschaft an vielfältigen historischen Beobachtungen teilhaben.

Weitere Informationen finden Sie unter: www.quelle-meyer.de/...

Karsten Strey - Die Welt der Gifte

Egal, ob in der Haut des südamerikanischen Pfeilgiftfrosches, in der Tabakpflanze oder gar im Kochsalz in der Küche: Überall sind Stoffe mit Giftpotential vorhanden. Wie vor fast 500 Jahren gilt immer noch, dass die Dosis das Gift macht.

Diese 3. aktualisierte Auflage der Welt der Gifte klärt die Frage, ob es den perfekten Mord gibt und führt einmal quer durch die gesamte Chemie. Dabei werden auch so unterschiedliche Sachen wie die Bekämpfung der Corona-Pandemie durch Virustatika, die Rolle des Kohlendioxids beim Klimawandel oder Aspekte der Astrotoxikologie behandelt. Anhand der aus den LD50-Werten logarithmisch abgeleiteten pLD-Werte und der Gifte-Skala werden verschiedenste Gifte in ihrer Gefährlichkeit leicht vergleichbar gemacht.

Weitere Informationen finden Sie unter: www.lehmanns.de/...

Kommentieren Sie die vorläufigen Ergebnisse von Priscus 2.0

Sie können die Ergebnisse der Delphi-Befragung einsehen: PIMs, nicht-PIMs und Wirkstoffe, die nicht eindeutig bewertet werden konnten. Bis zum 04.04.2021 steht Ihnen ein Kontaktformular für Rückmeldungen zur Verfügung.

Für weitere Informationen nutzen Sie bitte den folgenden Link: www.priscus2-0.de/...

GT AK Inhalationstoxikologie:

Fasern aus Einwegmasken weitgehend unbedenklich - Infektionsschutz überwiegt mögliche Risiken bei weitem.

www.zdf.de/...

100 Jahre DGPT

Broschüre zum 100 Jährigen Bestehen der DPGT

100Jahre-DGPT.pdf

DFG: Neues toxikologisches Graduiertenkolleg an der HHU

Wie antworten menschliche Stammzellen und Vorläuferzellen mit Stammzelleigenschaften auf Schäden durch chemische Stoffe, die Änderungen im genetischen Material auslösen? Diese Frage erforscht das Graduiertenkolleg (GRK) „Einfluss von Genotoxinen auf die Differenzierungseffizienz muriner und humaner Stamm- und Progenitorzellen sowie die Funktionalität von daraus abgeleiteten differenzierten Zelltypen".

Pressemitteilung

Graduiertenkollegs 2578

IfADo liefert wegweisende Einblicke in die Funktionsweise der Leber

Mitteilung zur Veröffetnlichung Vartak, N. et al.: Intravital dynamic and correlative imaging reveals diffusion-dominated canalicular and flow-augmented ductular bile flux. Hepatology 2020. doi: 10.1002/hep.31422.

PM_Leberfunktionen.pdf

Übersichtsstudie zu gesundheitlichen Risiken des Frackings

PM_Fracking.pdf

Poster der GT auf der SOT-Tagung 2020

Society of Toxicology 59th Annual Meeting and ToxExpo, March 15–19, 2020, at Anaheim Convention Center, Anaheim, California, United States of America.
Poster

Toxikologie - 4. völlig neu bearbeitete Auflage

Dieses Standardwerk gibt kompetent und umfassend Antworten auf die wichtigen toxikologischen Fragen unserer Zeit.

Die vorliegende Auflage wurde vollständig neu gestaltet und aktualisiert, einige Kapitel wurden komplett neu geschrieben.

Das Buch ist unentbehrlich für alle, die wissenschaftlich fundierte, objektive Antworten in allen Bereichen der Toxikologie und des Umwelt- und Verbraucherschutzes geben wollen. Es liefert eine breite wissenschaftliche Basis für den Berufsalltag in Klinik, Forschung, Wirtschaft und Politik sowie für die Aus- und Weiterbildung.

Weitere Informationen finden Sie unter: www.deutscher-apotheker-verlag.de

Neues Bulletin zur Arzneimittelsicherheit erschienen (Ausgabe 1/2020)

Informationen aus BfArM und PEI

Prävention und Management immunologischer Nebenwirkungen bei innovativen Therapieansätzen

im Rahmen des 4th German Pharm-Tox Summits in Stuttgart.

Zusammenfassung des Symposiums als PDF

Stellungnahme der Beratungskommission

Der aktuelle NO2-Grenzwert, im Zusammenhang mit Fahrverboten, ist wissenschaftlich plausibel.

Weitere Informationen finden Sie unter www.toxikologie.de/...

Positionspapier des Arbeitskreises zum Humanbiomonitoring


Humanbiomonitoring.pdf