A New Highly Conserved Antibiotic Sensing/Resistance Pathway in Firmicutes Involves an ABC Transporter Interplaying with a Signal Transduction System

Signal transduction systems and ABC transporters often contribute jointly to adaptive bacterial responses to environmental changes. In Bacillus subtilis, three such pairs are involved in responses to antibiotics: BceRSAB, YvcPQRS and YxdJKLM. They are characterized by a histidine kinase belonging to the intramembrane sensing kinase family and by a translocator possessing an unusually large extracytoplasmic loop. It was established here using a phylogenomic approach that systems of this kind are specific but widespread in Firmicutes, where they originated. The present phylogenetic analyses brought to light a highly dynamic evolutionary history involving numerous horizontal gene transfers, duplications and lost events, leading to a great variety of Bce-like repertories in members of this bacterial phylum. Based on these phylogenetic analyses, it was proposed to subdivide the Bce-like modules into six well-defined subfamilies. Functional studies were performed on members of subfamily IV comprising BceRSAB from B. subtilis, the expression of which was found to require the signal transduction system as well as the ABC transporter itself. The present results suggest, for the members of this subfamily, the occurrence of interactions between one component of each partner, the kinase and the corresponding translocator. At functional and/or structural levels, bacitracin dependent expression of bceAB and bacitracin resistance processes require the presence of the BceB translocator loop. Some other members of subfamily IV were also found to participate in bacitracin resistance processes. Taken together our study suggests that this regulatory mechanism might constitute an important common antibiotic resistance mechanism in Firmicutes. [Supplemental material is available online at http://www.genome.org.

The role of monocytic cells and tumor cell-specific factors during breast cancer metastasis

Das Auftreten von Metastasen ist die Haupttodesursache bei Krebspatienten und kennzeichnet den Wendepunkt jeder Tumorerkrankung, nach dem eine Heilung nur noch in Ausnahmefällen erfolgen kann. Eine wesentliche neue Erkenntnis in der Erforschung innovativer Therapieansätze zur Prävention der Metastasierung war, dass eingewanderte Immunzellen nicht nur die ersten Schritte der Tumorprogression fördern, sondern auch im Prozess der Metastasierung von Bedeutung sind. In diesem Zusammenhang konnten vor allem die Makrophagen als Vermittler der Migration und Invasion von Tumorzellen und deren Kolonisation in einem entfernten Organ identifiziert werden. Bisphosphonate (BPs) sind bekanntermaßen sehr potente Inhibitoren von Makrophagen. Dennoch erklärt die Mehrzahl der Studien ihre Tumor hemmenden Eigenschaften mit direkten Effekten auf z.B. Migrations- und Invasionseigenschaften der Tumorzellen und berücksichtigt nicht die Auswirkungen auf das Tumorstroma. Diese Arbeit zeigt, dass Makrophagen sehr viel sensitiver gegenüber dem stickstoffhaltigen BP Zoledronat (ZA) sind als Mammakarzinom-Zelllinien. Weiterhin wird verdeutlicht, dass die Makrophagen-induzierte Invasion sowie die Mikroglia-assistierte Kolonisation von MCF-7 im Hirngewebe durch ZA gehemmt werden, während die Migrations- und Invasionseigenschaften der Tumorzellen nicht beeinflusst werden. Für einen weiteren Makrophageninhibitor, einen CSF-1 Antikörper (5A1), wird in dieser Arbeit gezeigt, dass er die Depletion von Knochenmarksmakrophagen (BMDMs) induziert, jedoch keine Auswirkung auf die Viabilität von Mikroglia hat. Während 5A1 die Mikroglia-induzierte Invasion von MCF-7 wenig hemmt, induziert er eine starke Hemmung der BMDM-induzierten Invasion. Neben den benignen Zellen des Tumorstromas können auch Eigenschaften der Tumorzellen die Metastasierung induzieren. So konnte vor einiger Zeit der Transkriptionsfaktor LEF1 als Faktor der zerebralen Metastasierung des Lungenadenokarzinoms identifiziert werden. Diese Arbeit verdeutlicht, dass die Expression von LEF1 in einer Subgruppe zerebraler Metastasen nachgewiesen werden kann und ebenfalls charakteristisch für invasive Mammakarzinom-Zelllinien ist. Während die Überexpression von LEF1 in der wenig invasiven MCF-7 keinen Einfluss auf die Proliferation, die Migration oder die Sensitivität gegenüber Chemotherapie oder Bestrahlung hat, steigert sie die Invasivität der Zellen und induziert die Angiogenese im Tumor. Diese Effekte sind unabhängig von der direkten Bindung des Transkriptionsfaktors an die DNA und scheinen durch einen β-Catenin-unabhängigen Mechanismus zu erfolgen