M-Protein (Virulenzfaktor)

1 Definition

Das M-Protein ist ein bedeutender, zellwandständiger Virulenzfaktor und eines der immunologisch bedeutsamsten Oberflächenantigene von Streptokokken der Lancefield-Gruppe A, deren Hauptvertreter Streptococcus pyogenes ist.

2 Molekularbiologie

Das M-Protein liegt oberflächlich auf der Zellwand der A-Streptokokken und bildet eine zusätzliche Proteinschicht. Es sind 86 verschiedene Serovarietäten des M-Proteins bekannt.

Das M-Protein-Gen wird als emm bezeichnet. Es kodiert für mindestens 100 bekannte M-Serospezifitäten von Streptococcus pyogenes.^[1] Durch die Typisierung dieses Gens (emm typing) und dessen Analyse hat sich ein Sequenzierungssystem entwickelt, das heute in Online-Datenbanken abrufbar ist. Eine Studie zeigte, dass unter klinisch isolierten Stämmen mit dem emm-Gen die Genotypen emm1, emm3 und emm6 quantitativ größere Mengen an M-Protein auf ihrer Oberfläche exprimieren, als andere emm-Stämme.^[2]

N-terminal besitzt das reife M-Protein eine hypervariable Region (HVR), die C-terminale Region dagegen ist konserviert.

3 Wirkmechanismus

Das M-Protein wirkt stark antiphagozytär. Es verhindert die Bindung von Leukozyten an die Bakterienzelle und hemmt damit die Phagozytose.

Das M-Protein zerstört die C3-Konvertase, die physiologisch den Komplementfaktor C3 in das kleinere C3a und das größere C3b spaltet. C3b ist ein wichtiges Opsonin. Es resultiert eine Verhinderung der Opsonierung und damit die antiphagozytotische Wirkung des M-Proteins. Außerdem bindet es den Faktor H im Serum, ein Komplement-Kontroll-Protein (CCP).

4 Das M-Protein als immunogenes Antigen

4.1 Adaptive Immunantwort

Das M-Protein ist als Oberflächen-Antigen eine wichtige Zielstruktur für Antikörper der adaptiven Immunreaktion. Im Rahmen einer invasiven Streptokokken-Erkrankung werden IgG-Antikörper gegen die vorhandenen Typen des M-Proteins gebildet. Zielstruktur der Antikörper ist die oben genannte N-terminale hypervariable Region (HVR) des M-Proteins. Die Antikörperbildung beugt zwar einer erneuten Kolonisierung mit dem homologen Wildtyp-Stamm vor, nicht jedoch der Kolonisierung durch Stämme mit anderen M-Protein-Typen.^[3]

Die hervorgerufene Immunantwort gegen die HVR des M-Proteins ist jedoch vergleichsweise schwach.^[4] Dies führt man auf zwei Ursachen zurück: Zum einen ist die HVR an sich nur schwach immunogen, zum anderen weist sie eine ausgeprägte Sequenzvariabilität auf. Die C-terminale, konservierte Region des M-Proteins dagegen ist immundominant.^[5]

4.2 Postinfektiöse Autoimmunprozesse

Nach überstandener Krankheit mit bestimmten Typen des M-Proteins kann es mit einer Latenzzeit von durchschnittlich 18 Tagen zu einem akuten rheumatischen Fieber und/oder einer Poststreptokokken-Glomerulonephritis (meist M12) kommen. Dies wird darauf zurückgeführt, dass diese "M-Antigene" eine kurze Aminosäuresequenz enthalten, die im Sinne einer antigenen Mimikry Ähnlichkeit mit Epitopen auf Muskel- und Bindegewebszellen besitzt. Beide Autoimmunreaktionen bedeuten potenziell gefährliche postinfektiöse Komplikationen für den Patienten. Wichtig ist, zu unterscheiden, dass diese postinfektiösen Komplikationen keine direkten Effekte der Streptokokken-Infektion sind, sondern autoimmuner Genese.

5 Abgrenzung

Das M-Protein der A-Streptokokken ist nicht zu verwechseln mit dem Protein M von Mycoplasma genitalium.

6 Quellen

1. ↑ Introduction to emm typing: M protein gene (emm) typing Streptococcus pyogenes
2. ↑ Matsumoto M, Suzuki M, Hirose K, Hiramatsu R, Minagawa H, Minami M, Tatsuno I, Okamoto A, Ohta M, Hasegawa T: Variation in M protein production among Streptococcus pyogenes strains according to emm genotype
3. ↑ Ashbaugh CD, Moser TJ, Shearer MH, White GL, Kennedy RC, Wessels MR: Bacterial determinants of persistent throat colonization and the associated immune response in a primate model of human group A streptococcal pharyngeal infection
4. ↑ Lannergård J, Kristensen BM, Gustafsson MC, Persson JJ, Norrby-Teglund A, Stålhammar-Carlemalm M, Lindahl G: Sequence variability is correlated with weak immunogenicity in Streptococcus pyogenes M protein
5. ↑ ebd.