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Our research projects

The Human Apoliprotein L1 (APOL1)
The VacA-Toxin of Helicobacter pylori
The effector-protein PorB of Neisseria gonorrhoeae
The effector protein MAP of enteropathogenic Escherichia coli-strains (EPEC)
Interactions of viral proteins with mitochondria
Mitochondrial import of proteins

The Human Apoliprotein L1 (APOL1)

Apol1 ist der Trypanolytische Faktor in menschlichem Serum und somit Teil des angeborenen Immunsystems zur Abwehr von Parasiten. Der protozoe Parasit Trypanosoma brucei wird durch den Biss der Tsetse-Fliege von Wirt zu Wirt übertragen und ist in großen Teilen Subsahara-Afrikas endemisch. Die Infektion mit den Subtypen T. b. gambiense bzw. T. b. rhodesiense führt bei menschen zur Afrikanischen Schlafkrankheit. Erstaunlicherweise ist der weit verbreitete Subtyp T. b. brucei nicht humanpathogen, da dieser durch APOL1 im menschlichen Blut lysiert wird. APOL1 liegt im Blut an high density lipoprotein (HDL)‑Partikel gebunden vor, welche von Trypanosomen durch Endozytose aufgenommen werden. Anschließend wird APOL1 zum Mitochondrium des Parasiten transportiert und lagert sich in dessen Außenmembran ein. Dort bildet es Poren, durch welche es zur Freisetzung der Endonuklease TbEndoG aus dem Intermembranraum kommt. Diese baut die trypanosomale DNA im Zellkern ab und führt dadurch zum Tod des Parasiten. Interessanterweise weist APOL1 Ähnlichkeiten zu proapoptotischen Proteinen der Bcl-2 Familie auf, und mechanistisch ähnelt die Trypanolyse durch APOL1 der Apoptose in höheren Eukaryoten.

The VacA-Toxin of Helicobacter pylori

Helicobacter pylori is a bacterium infecting the human gastric mucosa, causing gastritis and peptic ulcer and, in some cases, gastric cancer. The bacteria survive in the slime layer on the gastric epithelia. About 1/3 of the human population is infected, about 10% of the infections lead to clinical symptoms. One of the major virulence factors is the vacuolating toxin VacA, a protein of about 88 kDa. The toxin is easily cleaved into two parts, p58 and p34, which stay associated by non-covalent interactions. p58 is essential for binding of the toxin to host cells and for subsequent endocytosis. Inside the target cells, VacA is transferred to mitochondria. Here it accumulates in the inner membrane and forms hexameric anion channels. The consequences are a dissipation of the mitochondrial membrane potential, release of cytochrome c and apoptosis.

Galmiche, A., Rassow, J., Doye, A., Cagnol, S., Contamin, S., de Thillot, V., Just, I., Ricci, V., Solcia, E., und Boquet, P. (2000)
The N-terminal 34 kDa fragment of Helicobacter pylori vacuolating cytotoxin targets mitochondria and induces cytochrome c release.
EMBO J. 19, 6361-6370.

Domańska, G., Motz, C., Meinecke, M., Harsman, A., Papatheodorou, P., Reljic, B., Dian-Lothrop, E. A., Galmiche, A., Kepp, O., Becker, L., Günnewig, K., Wagner, R., und Rassow, J. (2010)
Helicobacter pylori VacA toxin/subunit p34: Targeting of an anion channel to the inner mitochondrial membrane.
PLoS Pathog 6: e1000878.

Galmiche, A. und Rassow, J. (2010)
Targeting of Helicobacter pylori VacA to mitochondria.

Gut Microbes 1, 392-395.

Rassow, J. (2011)
Helicobacter pylori Vacuolating toxin A and apoptosis.
Cell Commun Signal 9:26.

The effector-protein PorB of Neisseria gonorrhoeae

Neisseria gonorrhoeae is a human-specific pathogen that colonizes mucosal surfaces of the urogenital tract. Strains of the related species Neisseria meningitides are able to cause a life-threatening meningitis. One of the virulence factors of Neisseria gonorrhoeae is the pore-forming protein PorB, a typical beta-barrel protein in the outer membrane of the bacteria. PorB is released after attachment to host cells and finally transported to mitochondria. Similar to the VacA-toxin, PorB forms an ion-conducting channel in the mitochondrial inner membrane and triggers apoptosis.

Müller, A., Rassow, J., Grimm, J., Machuy, N., Meyer, T.F., und Rudel, T. (2002)
VDAC and the bacterial porin PorB of Neisseria gonorrhoeae share mitochondrial import pathways.
EMBO J. 21, 1916-1929.

Kozjak-Pavlovic, V., Dian, E.A., Meinecke, M., Kepp, O., Ross, K., Rajalingam, K., Harsman, A., Hauf, E., Brinkmann, V., Günther, D., Herrmann, I., Hurwitz, R., Rassow, J., Wagner, R., und Rudel, T. (2009)
Bacterial porin disrupts mitochondrial membrane potential and sensitizes host cells to apoptosis.
PLoS Pathog 5: e1000629.

The effector protein MAP of enteropathogenic Escherichia coli-strains (EPEC)

Interactions of viral proteins with mitochondria

Mitochondrial import of proteins