title: Role of diffusible signals secreted by macrophages in chemotaxis of Escherichia coli
title: Rolle der von Makrophagen sezernierten diffundierbaren Signale bei der Chemotaxis von Escherichia coli
titleType: AlternativeTitle
Creators: name: Shah, Rajendrabhai Malay
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2024
Subjects: Chemotaxis E.coli
Macrophages
Life sciences
Biowissenschaften, Biologie

description: Meine Doktorarbeit untersuchte die bakterielle Chemotaxis zu
diffundierbaren Signalen, die von Makrophagen ausgeschieden
werden, unter Verwendung des Modellorganismus Escherichia coli.
Während umfangreiches Wissen über die Physiologie dieses
Mikroorganismus besteht, wurde weniger Forschung betrieben, um
seine Interaktion mit ausgeschiedenen Signalen von Zellen des
Immunsystems zu verstehen. Meine Forschung zielte darauf ab,
Metaboliten zu identifizieren, die in den Kulturüberständen von
Makrophagen ausgeschieden werden, und systematisch ihre Fähigkeit
zu testen, eine chemotaktische Reaktion in E. coli auszulösen. Zu
diesem Zweck führte ich eine vergleichende Metabolomik-Studie über
die ausgeschiedenen Metaboliten von M1-Makrophagen
(mikrobizid/inflammatorisches Phänotyp), M2-Makrophagen (anti-
inflammatorisches Phänotyp) und Mφ-Makrophagen (ruhender
Phänotyp) durch. Meine Daten zeigten, dass die ausgeschiedenen
Metaboliten in den Kulturüberständen hauptsächlich Produkte des
Tryptophanabbaus waren. Um festzustellen, ob E. coli Chemotaxis
gegenüber einem dieser Überstände zeigte, führte ich einen direkten
Vergleich durch, nachdem ich sie mit E. coli-Zellen in einem
Mikrofluidik-Chip gemischt hatte.Ich fand heraus, dass E. coli eine
Anziehungsantwort auf Überstände von stimulierten Makrophagen
(M1 und M2) zeigte. Diese Reaktionen konnten jedoch nicht auf die
Produkte des Tryptophanabbaus zurückgeführt werden, was darauf
hindeutet, dass potenzielle Chemoeffektoren, die im Medium
ausgeschieden werden, aus verschiedenen Stoffwechselwegen
stammen.
PCA enthüllte, dass der Metabolitengehalt in Bezug auf Quantität und
Qualität für Mφ und M2 ähnlich war. Im Gegensatz dazu waren M1-
Makrophagen von M2 und Mφ unterschieden. Diese Unterscheidung
beruhte hauptsächlich auf dem umfangreichen Abbau von Tryptophan
und der Ausscheidung von Kynurenin-Metaboliten. Daher
unterschieden sich die Arten von Metaboliten, die von allen drei
Makrophagen-Phänotypen ausgeschieden wurden, signifikant in den
Mengen an Kynurenin-Metaboliten. Zusätzlich wurden Verbindungen
ZUSAMMENFASSUNG
aus dem Serotonin-Stoffwechsel in hohen Mengen in den Überständen
der Makrophagen ausgeschieden. Wir haben auch festgestellt, dass
M1-Makrophagen Komponenten der Melanin-Synthese und einen
Chemotaktant für die entzündliche Rekrutierung von Neutrophilen
ausscheiden — 5-Hydroxyindolessigsäure (5-HIAA).
Nukleoside sind bekannt dafür, dass sie in Kulturen von
mäuseabgeleiteten Knochenmarksmakrophagen (BMDMs)
ausgeschieden werden. Um chemotaktische Antworten auf Nukleoside
zu testen, verwendete ich einen FRET-basierten Chemotaxis-Assay
unter Verwendung des E. coli W3110-Stamms als Modellorganismus.
Die wichtigste Erkenntnis meiner Chemotaxis-Experimente war, dass E.
coli eine Anziehungsantwort auf Nukleoside zeigte. Experimente mit
Chemorezeptor-Mutanten bestätigten, dass Pyrimidin-Nukleoside
durch den Tap-Chemorezeptor erkannt werden. Dynamische
Reaktionsmessungen zeigten, dass diese Erkennung durch indirekte
Bindung an Tap erfolgt, was auf die Beteiligung eines unbekannten
Nukleosid-bindenden Proteins im Periplasma hinweist, das mit Tap
interagiert, um die Chemotaxis zu Nukleosiden zu vermitteln. Unter den
getesteten Nukleosiden zeigte E. coli eine chemotaktische Reaktion auf
Pyrimidin-Deoxyribonukleoside – Thymin und Desoxycytidin – mit
hoher Sensitivität. Uridin und die Purin-Ausnahme – Deoxyguanosin –
zeigten ähnliche Reaktionen. Interessanterweise zeigte unter den
Nukleobasen nur Uracil eine Anziehungsantwort.
Die aus meiner Dissertation gezogenen Schlussfolgerungen erfordern
weitere Forschung, die darauf abzielt, die Rolle der bakteriellen
Chemotaxis zu Nukleosiden im Kontext von Infektionen und chronisch-
entzündlichen Erkrankungen zu klären.