O-linket protein glykosylering: en studie av genotype, fenotype og glykan diversitet i afrikanske meningokokkstammer

Abstract

Neisseriaceae er en familie med Gram-negative bakterier som består av både patogene og ikke-patogene bakterier. De to viktigste sykdomsfremkallende er meningokokker (Neisseria meningitidis), som kan forårsake meningokokksykdom og gonokokker (Neisseria gonorrhoeae) som er årsak til gonoré. Neisseria har et generelt O-linket glykosyleringssystem hvor pilin og flere andre overflateproteiner er glykosylerte. Det er kjent at det finnes mange ulike glykoformer og på bakgrunn av det har vi i denne oppgaven studert glykosyleringsgenotype og -fenotype, samt glykan diversitet i meningokokkstammer fra Afrika. Dette har tidligere bare vært studert i et fåtall stammer og bidrar derfor til å karakterisere og forstå glykandiversitet og funksjon i Neisseria. Glykosylering av proteiner er en post-translasjonell modifisering som er vist å ha betydning for proteiners egenskaper og funksjoner. Det finnes mange ulike glykaner og disse er ofte å finne på virulensfaktorer som pili og flageller. Det generelle O-linket glykosyleringssystem i Neisseria består av en gruppe protein glykosyleringsgener (pgl) som koder for enzymer involvert i biosyntesen av glykaner. Flere av disse genene er fasevariable og de har repeterte enheter i leseramme. En endring i antall repeterte nukleotider kan føre til leserammeskifte, noe som kan resulterer i et ikke-funksjonelt eller funksjonelt protein. PglB, PglC og PglD er involvert i dannelsen av monosakkaridet diNAcBac. PglA og PglE er nødvendig for dannelsen av henholdsvis disakkaridet diNAcBAc-Gal og trisakkaridet diNAcBAc-Gal-Gal. I tillegg finnes PglB2, PglH og PglH2 som er nødvendig for syntetisering av henholdsvis GATDH, diNAcBAc/GATDH-Glc og diNAcBAc/GATDH-GlcNAc. PglI acetylerer flere av glykoformene. Vi har undersøkt 91 serogruppe A- og 93 serogruppe X-meningokokkstammer fra Etiopia og Burkina Faso. Dette er først gang man har undersøkt så mange stammer for å avdekke deres glykosyleringsfenotype og -genotype. Vi benyttet en kombinasjon av Sanger sekvensering og helgenomsekvensering til genotyping av pgl genene, mens western blot med glykanspesifikke antistoffer ble benyttet til fenotyping. Vi har vist at prediksjon av fenotype og genotype basert på sekvensering og western blot kan være vanskelig. Vi fant høy grad av glykan diversitet og det ble også vist at glykanmikroheterogenitet er utbredt. Det er nødvendig med videre studier for å fullstendig forstå forholdet mellom genotype og fenotype i disse meningokokkstammene. Analyse av genomsekvenser viste homologrekombinasjon i pgl locus, og dette har resultert i nye allelvarianter som kan ha endret funkjson eller være ufunksjonelle. I tillegg har det for først gang blitt påvist at immunforsvaret hos mennesker er i stand til å danne antistoffer rettet mot meningokokkglykaner.