Genetik des lukF-PV/lukS-PV-Genlokus von Staphylococcus aureus(Genetics of lukF-PV/lukS-PV locus of Staphylococcus aureus) Leukotoxische und dermonekrotische Wirkung von PVLDer luk-Locus (lukS-PV/lukF-PV) codiert für zwei Genprodukte, der hlg Locus für drei Produkte. Beide Loci werden unabhängig abgelesen (transkribiert). Die Genprodukte des luk-Locus sind die beiden Untereinheiten [S] und [F] des dimeren Toxins Panton-Valentine Leukozidin (PVL), die Produkte des hlg Locus stellen die Untereinheiten des g-Hämolysins, [A], [C] und [B] dar, ein ebenfalls dimeres Toxin, welches prinzipiell aus zwei Kombinationen [A]-[B] oder [C]-[B] der drei Genprodukte bestehen kann.
Die „homogenen“ Kombinationen aus den Genprodukten der luk bzw. hlg Loci sind prinzipiell bioaktiv. Die dimeren Kombinationen des hlg Locus wirken hämolytisch, d.h. sie lysieren Erythrozyten. Das PVL des luk Locus wirkt auf Granulozyten und Makrophagen und löst bei diesen Zielzellen vermutlich einen nekrotischen Zelltod aus. In vivi, also im Gewebe, führt dieser Zelltod zu einer Gewebsnekrose. Interessant ist, dass S. aureus-Stämme, die über beide Genloci verfügen, auch Heterodimere bilden können, die dann aber entweder von geringerer biologischer Aktivität sind [A]-[F], oder aber entzündlich wirken ([C]-[F] und [S]-[B]). Die Bindung und biologische Wirkung des PVL beruht auf einem synergistischen Prinzip. Die Untereinheit [S] bindet (1) an einen noch unbekannten Rezeptor (rot) auf der Oberfläche der Granulozyten und ermöglicht so der zweiten Untereinheit, [F], die Bindung an die Oberfläche (2) und den Eintritt in die Zelle (3). Bei dieser Bindung scheinen immer vier [S] und vier [F] Untereinheiten beteiligt zu sein. Offenbar bilden diese acht Untereinheiten eine Pore in der Membran der Granulozyten. Unklar ist aber, wie der weitere Ablauf ist, ob z.B. das Toxin z.B. am Zellkern seinen Wirkort hat (3) und ob dadurch oder durch die Pore an sich die Expression bestimmter Gene induziert wird.
Als direkte Toxinwirkung beobachtet man die Expression (4a = mRNA) und die Freisetzung (5) von Mediatoren wie etwa IL-8 (orange), Leukotrien B4 (grün) oder von Sauerstoffmetaboliten (blau). Weiterhin werden Histamin, ß-Glucuronidase und Lysozym ausgeschüttet. Eine weitere Toxinwirkung besteht in einem Calcium-Einstrom. In Folge der Verschiebung des intrazellulären Calciums und der Degranulierung intrazellulärer Granula tritt der Untergang der betroffenen Zelle ein.
Makroskopisch beobachtet man die Bildung von Nekrosen. Ein typisches Krankheitsbild nach Infektion mit PVL-produzierenden S. aureus ist daher die nekrotisierende Pneumonie. Daneben treten PVL positive S. aureus gehäuft bei Patienten mit Furunkulose auf.
Die Abbildungen und der Text wurden erstellt unter zu Hilfenahme der Informationen aus folgenden Publikationen/Figures and text were created using information published in the following original research articles: Colin DA, Mazurier I, Sire S, Finck-Barbancon V (1994): Interaction of the two components of leukocidin from Staphylococcus aureus with human polymorphnuclear leukocyte membranes: Sequential binding and subsequent activation. Infect. Immun. 62(8):3184-3188 Gauduchon V, Werner S, Prévost G, Monteil H, Colin DA (2001): Flow cytometric determination of Panton-Valentine leucocidine S component binding. Infect. Immun. 69(4):2390-2395 Gillet Y, Issartel B, Vanhems P, Fournet JC, Lina G, Bes M, Vandenesch F, Piemont Y, Brousse N, Floret D, Etienne J, (2002): Association between Staphylococcus aureus strains carrying gene for Panton-Valentine leukocidin and highly lethal necrotising pneumonia in young immunocompetent patients, Lancet, 359(9308):753-9 Miles G, Movileanu L, Bayley H (2002): Subunit composition of a bicomponent toxin: staphylococcal leukocidin forms an octameric transmembrane pore. Protein Science. 11(4):894-902 Prévost, G, Cribier, B, Couppié P, Petiau, P, Supersac G, Finck-BarBancon V, Monteil, H, Piemont Y & (1995): Panton-Valentine Leucocidin and gamma-hemolysin from Staphylococcus aureus ATCC 49775 are encoded by distinct loci and have different biological activities. Infect. Immun. 63(10):4121-4129 zuletzt geprüft/geändert:
|
|||
