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Immunescape-Mechanismen von Borrelia burgdorferi, dem Erreger der Lyme Borreliose

Prof. Dr. Kraiczy

Arbeitsgruppe Prof. Dr. phil. nat. Peter Kraiczy

 

 

 

Mitarbeiter:
Florian Röttgerding
Lena Theiss
Thu Nguyen 

Forschungsschwerpunkt:

Borrelia burgdorferi sensu stricto, B. afzelii, B. garinii, B. spielmanii und B. bavariensis gelten in Deutschland als hauptsächliche Erreger der Lyme-Borreliose, einer multisystemischen Infektionskrankheit bei Menschen. Die Übertragung der Borrelien erfolgt ausschließlich durch den Stich von infizierten Zecken auf den Menschen. Zum Überleben und Presistenz des Erregers im menschlichen Organismus scheint die natürlichen Resistenz von Borrelien gegenüber der angeborenen Immunabwehr, insbesondere dem Komplementsystem eine wichtige Rolle zu spielen (Abb. 1).

Abb. 1: Immunescape Strategien von Borrelia burgdorferi

Abb. 1: Immunescape Strategien von Borrelia burgdorferi

Um der bakteriolytischen Wirkung von Komplement zu entgehen, sind serum-resistente Borrelien der Genospezies B. burgdorferi, B. afzelii und B. spielmannii in der Lage, die Komplementregulatoren Faktor H (CFH), FHL-1 und CFHR-1, CFHR-2 und CFHR-5 zu binden. Diese Interaktion mit wirtsspezifischen Proteinen führt dazu, dass die Aktivierung der Komplementkaskade direkt auf der Erregeroberfläche kontrolliert wird und durch Inaktivierung von C3b zum Erliegen kommt (Abb.1). Als primäre Liganden für die Komplementregulatoren konnten in den letzten Jahren verschiedene als Complement Regulator-Acquiring Surface Proteins (CRASPs) bezeichnete Lipoproteine bei serum-resistenten Borrelien identifiziert und charakterisiert werden (Abb.2).

 

Abb. 2: CRASP Proteine verschiedener Borrelia species

Abb. 2: CRASP Proteine verschiedener Borrelia species

Im Fokus derzeitiger Projekte steht die Analyse der molekularen Interaktion von CRASP mit verschiedenen Proteinen der Faktor H-Familie, Plasminogen und anderen humanen Serumproteinen. Weitere Projekte beinhalten Untersuchungen zur (1) Interaktion von Borrelien mit Komponenten der extrazellulären Matrix, (2) natürlichen Komplementresistenz verschiedener Borrelienspezies, deren humanpathogenes Potential bislang ungeklärt ist, (3) Bedeutung der spezies-spezifischen Resistenz von Borrelien gegenüber Komplement tierischer Herkunft für das Überleben des Erregers in verschiedenen Wirten.

Von den erzielten Ergebnissen wird ein wichtiger Beitrag zum Verständnis der Pathogenese erwartet, insbesondere im Hinblick auf die zugrundeliegenden, molekularen Immunescape-Mechanismen.

Kooperationspartner:

Dr. Volker Fingerle Oberschleißheim, Germany
Prof. Michael Karas Frankfurt, Germany
Prof. Susan M. Lea Oxford, UK
Prof. Franz-Rainer Matuschka Berlin, Germany
Prof. Heiko Mühl Frankfurt, Germany
Dr. Dania Richter Berlin, Germany
Prof. Christine Skerka Jena, Germany
Prof. Brian Stevenson Lexington, Kentucky, USA
Prof. Reinhard Wallich Heidelberg, Germany
Prof. Peter F. Zipfel Jena, Germany

 

Literaturverzeichnis (2013-2014)

Kraiczy, P., and B. Stevenson. Complement regulator-acquiring surface proteins of Borrelia burgdorferi: structure, function and regulation of gene expression. Ticks Tick Borne Dis. 2013, 4:26-34.

Schwab, J., Hammerschmidt, C., Richter, D., Skerka, C., Matuschka, F.-R., Wallich, R., Zipfel, P.F., and P. Kraiczy. Borrelia valaisiana resist complement-mediated killing independently of the recruitment of immune regulators and inactivation of complement components. PLoS One 2013; 8:e53659

Bingsohn, L., Beckert, A., Zehner, R., Kuch, U., Oehme, R., Kraiczy, P., and J. Amendt Prevalence of tick-borne encephalitis virus and Borrelia burgdorferi sensu lato in Ixodes ricinus populations of the Rhine-Main region, Germany  Ticks Tick-Borne Dis. 2013, 4:207-213.

Caesar, J.J., Johnson, S., Kraiczy, P., Lea, S.M. ErpC, a member of the complement regulator-acquiring family of surface proteins from Borrelia burgdorferi, possesses an architecture previously unseen in this protein family. Acta Crystallogr Sect F Struct Biol Cryst Commun. 2013, 69:624-628.

Caesar, J.J., Wallich, R., Kraiczy, P., Zipfel, P.F., Lea, S.M. Further structural insights into the binding of complement factor H by complement regulator-acquiring surface protein 1 (CspA) of Borrelia burgdorferi. Acta Crystallogr Sect F Struct Biol Cryst Commun. 2013,69:629-633.

Hallström, T., Siegel, C., Mörgelin, M., Kraiczy, P., Skerka, C., and P. F. Zipfel. CspA of Borrelia burgdorferi inhibits the terminal complement pathway. mBio 4, 2013, e00481-13.

Koenigs, A., Hammerschmidt, C., Jutras, B.L., Barthel, D., Skerka, C., Kugelstadt, D., Wallich, R., Stevenson, B., Zipfel, P.F., and P. Kraiczy. BBA70 of Borrelia burgdorferi is a novel plasminogen-binding protein. J. Biol. Chem. 2013, 288: 25229-25243.

Hammerschmidt, C., Koenigs, A., Siegel, C., Hallström, T., Skerka, C., Wallich, R., Zipfel, P.F., and P. Kraiczy. Versatile roles of CspA orthologs in complement inactivation of serum-resistant Lyme disease spirochetes. Infect. Immun. 2014, 82:380-392.

Teegler, A., Herzberger, P., Margos, G., Fingerle,  V., and P. Kraiczy. The relapsing fever spirochete Borrelia miyamotoi resists complement-mediated killing by human serum.
Ticks Tick-Borne Dis. 2014, 6:898-901.

Literaturverzeichnis

2014

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