@phdthesis{Horvat2007,
  author    = {Horvat, Aleksandra},
  title     = {Untersuchungen zur Signalwahrnehmung der Sensorkinase BvgS des BvgAS-Zwei-Komponentensystems aus Bordetella bronchiseptica und Struktur-Funktionsanalyse des Response Regulator-Proteins BvgA aus Bordetella holmesii},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-21991},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2007},
  abstract  = {Die Histidin-Kinase BvgS des BvgAS-Zwei-Komponentensystems geh{\"o}rt zu den unorthodoxen Histidin-Kinasen, die im Gegensatz zu den klassischen Sensorkinasen durch eine komplexere Dom{\"a}nen-Struktur gekennzeichnet ist. Schon seit l{\"a}ngerem ist bekannt, dass BvgS durch niedrige Temperaturen oder die Anwesenheit von chemischen Substanzen, wie Sulfationen oder Nikotins{\"a}ure inaktiviert wird. Zudem konnte in vitro gezeigt werden, dass die Autophosphorylierungs-Aktivit{\"a}t der BvgS Histidin-Kinase nach Inkubation mit oxidiertem Ubichinon inhibiert wird (Bock \& Gross, 2002). Bislang ist weitgehend unklar, welche Bedeutung die zus{\"a}tzlichen Dom{\"a}nen, wie die periplasmatische-, PAS- bzw. HPt-Dom{\"a}ne f{\"u}r die Signalwahrnehmung besitzen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde deshalb nach Erstellung einer B. bronchiseptica spezifischen Genbank mit Hilfe des GAL4-Yeast Two-Hybrid (YTH) Systems nach Interaktionspartnern der einzelnen BvgS-Dom{\"a}nen gesucht. Nach dem Ausschluss von falsch-positiven Klonen und dem Durchlauf entsprechender Kontrollen konnten im YTH-System f{\"u}r die periplasmatische und die PAS-Dom{\"a}ne von BvgS insgesamt vier Interaktionspartner identifiziert werden. F{\"u}r die HPt-Dom{\"a}ne konnte mit Hilfe des YTH-Systems kein m{\"o}glicher Interaktionspartner gefunden werden. Als ein putativer Interaktionspartner der BvgS-PAS-Dom{\"a}ne wurde das BB0602-Protein identifiziert, das ein ATP-Bindeprotein darstellt, welches als Bestandteil eines ABC-Transport-System f{\"u}r den Transport von verzweigten Aminos{\"a}uren verantwortlich gemacht wird. Diese Interaktion konnte mittels eines GST-Pulldownassays best{\"a}tigt werden. Der biochemische Nachweis der {\"u}brigen identifizierten Protein-Interaktionen konnte im Rahmen dieser Arbeit nicht erbracht werden. Die Ergebnisse des YTH-Screenings deuten darauf hin, dass die Aktivit{\"a}t der BvgS Histidin-Kinase und damit die Virulenzgenexpression durch die An- bzw. Abwesenheit von verzweigten Aminos{\"a}uren beeinflusst werden k{\"o}nnte. Im Rahmen dieser Arbeit konnte die Relevanz der Interaktion zwischen der PAS-Dom{\"a}ne und dem ATP-Bindeprotein BB0602 nicht n{\"a}her charakterisiert werden, so dass in Zukunft unter anderem die Konstruktion einer B. bronschiseptica bb0602-Deletionsmutante geplant ist, um somit m{\"o}gliche Auswirkungen auf die Expression von bvg-abh{\"a}ngigen Genen zu beobachten. Ein weiteres Ziel dieser Arbeit lag in der Struktur-Funktionsanalyse des Response Regulators BvgA aus B. holmesii (BvgABH). K{\"u}rzlich konnte gezeigt werden, dass trotz der umfangreichen Sequenzkonservierung der BvgA-Proteine aus B. holmesii und B. pertussis, eine B. pertussis bvgA-Mutante nicht durch den bvgA-Lokus aus B. holmesii komplementiert werden konnte (Gerlach et al., 2004). Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein hybrider Response Regulator BvgAfus konstruiert, der aus der Receiver- und Linker-Dom{\"a}ne des BvgABH-Proteins und der Output-Dom{\"a}ne von BvgABP zusammengesetzt ist. Voraussetzung hierf{\"u}r war die Kenntnis der einzelnen Dom{\"a}nengrenzen und die Sequenz des Linker-Bereiches des Response Regulators BvgA aus B. pertussis (BvgABP), welche durch limitierte Proteolyse und massenspektrometrische Methoden identifiziert wurden (Bantscheff et al., 2000). Im Falle des hybriden Proteins konnte im Gegensatz zu BvgABH eine Bindung an BvgABP-abh{\"a}ngige Promotorsequenzen beobachtet werden. Zudem war BvgAfus in der Lage, die Expression BvgABP-abh{\"a}ngiger Gene in vivo zu induzieren. Allerdings war es in seiner Phosphorylierungseffizienz im Vergleich zum wildtypischen Response Regulator-Protein aus B. holmesii eingeschr{\"a}nkt. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die wenigen Abweichungen zwischen den Aminos{\"a}uresequenzen der Output-Dom{\"a}nen daf{\"u}r verantwortlich sind, dass das BvgABH-Protein die Funktion von BvgABP in vivo und in vitro nicht {\"u}bernehmen kann. So unterscheiden sich die Output-Dom{\"a}nen der Response Regulatoren aus B. pertussis und B. holmesii in zehn Aminos{\"a}ureaustauschen, wobei davon vier Aminos{\"a}uren innerhalb des Helix-Turn-Helix-Motives ver{\"a}ndert sind. Um zu untersuchen, ob die unterschiedlichen DNA-Binde- und transkriptionsaktivierenden Eigenschaften von BvgABH im Besonderen auf diese Aminos{\"a}ureunterschiede zur{\"u}ckzuf{\"u}hren sind, wurden mittels ortspezifischer Mutagenese die Aminos{\"a}uresequenz innerhalb des Helix-Turn-Helix-Motives an die Sequenz aus B. pertussis angeglichen. Das resultierende Protein BvgABH* zeigte eine dem wildtypischen BvgABH-Protein {\"a}hnliche Phosphorylierungseffizienz, war aber nicht in der Lage, BvgABP-abh{\"a}ngige Zielsequenzen spezifisch zu erkennen bzw. die Funktion des BvgABP-Proteins in vivo zu ersetzen. Dieses Ergebnis l{\"a}sst vermuten, dass die wenigen Aminos{\"a}ureunterschiede der Output-Dom{\"a}ne außerhalb der DNA-Binderegion zwar nicht im Zusammenhang mit der Phosphorylierungseffizienz stehen, jedoch die DNA-Bindeeigenschaften beeinflussen.},
  subject      = {Bordetella},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Staib2001,
  author    = {Staib, Peter},
  title     = {Analyse der Expression einer Virulenzgenfamilie von Candida albicans w{\"a}hrend der Infektion},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-1179875},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2001},
  abstract  = {Der opportunistisch humanpathogene Hefepilz Candida albicans geh{\"o}rt bei vielen gesunden Menschen zur mikrobiellen Schleimhautflora, kann jedoch bei abwehrgeschw{\"a}chten Patienten oberfl{\"a}chliche Infektionen sowie auch lebensbedrohliche tiefe Organmykosen verursachen. Obwohl der Immunstatus des Wirtes f{\"u}r eine Infektion mit diesem Erreger von entscheidender Bedeutung ist, tragen vermutlich auch eine Reihe von Virulenzfaktoren zur Pathogenit{\"a}t von C. albicans bei, indem sie Besiedlung, Ausbreitung und Vermehrung der Pilzzellen unter Anpassung an die verschiedensten Wirtsnischen unterst{\"u}tzen. Eine f{\"u}r die Pathogenit{\"a}t von C. albicans wichtige Eigenschaft ist die Bildung sekretorischer Aspartylproteasen (SAPs), die durch eine große Familie homologer Gene codiert werden. Es wird angenommen, dass die individuellen Proteasen w{\"a}hrend der Infektion verschiedene Aufgaben erf{\"u}llen bzw. optimal an unterschiedliche Wirtsnischen angepaßt sind. Jedoch ist der Beitrag der einzelnen SAP-Gene zur Pathogenese noch weitgehend unverstanden. Da die wirtsinduzierte Aktivierung dieser Virulenzgene w{\"a}hrend bestimmter Infektionsstadien Hinweise auf ihre spezifische pathogenetische Bedeutung liefern k{\"o}nnte, wurde in dieser Arbeit eine Methode f{\"u}r C. albicans entwickelt, mit der die Induktion eines Gens w{\"a}hrend der Infektion nachgewiesen werden kann. Die Methode beruht auf einer genetischen Rekombination als Reporter einer Genexpression, was bedeutet, dass nach Induktion des zu untersuchenden Gens eine site-spezifische Rekombinase spezifisch einen Mykophenols{\"a}ure-Resistenzmarker aus dem Genom der Zelle entfernt. Da diese Deletion ein irreversibles Ereignis darstellt, das auf die jeweiligen Nachkommen vererbt wird, kann selbst eine vor{\"u}bergehende Genaktivierung w{\"a}hrend eines bestimmten Infektionsstadiums bzw. in einem bestimmten Organ in einzelnen Zellen nach deren Reisolierung aus infiziertem Gewebe durch Ausplattieren auf geeignetem Indikatormedium nachgewiesen werden. Durch Analyse der Expression des SAP2-Gens wurde best{\"a}tigt, dass mit diesem Reportersystem eine biologisch signifikante Genaktivierung in C. albicans nachgewiesen werden kann. SAP2 wird in C. albicans in vitro in einem Medium induziert, das Rinderserumalbumin als alleinige Stickstoffquelle enth{\"a}lt, ist in anderen g{\"a}ngigen Labormedien jedoch reprimiert. Diese in vivo-Expressionstechnologie (IVET) wurde verwendet, um die Expression von sechs verschiedenen SAP-Genen von C. albicans, SAP1-SAP6, in unterschiedlichen Tiermodellen zu studieren. Dabei konnte gezeigt werden, dass die einzelnen Proteasegene abh{\"a}ngig von der Art der Infektion, d.h. lokal begrenzte Schleimhautinfektion bzw. Systeminfektion, und auch vom Infektionsstadium differentiell reguliert werden. Dabei wurden sogar die {\"a}ußerst homologen Gene SAP4-SAP6, die aufgrund von in vitro erzielten Ergebnissen als hyphenspezifische Gene galten, in vivo unterschiedlich reguliert. SAP5 und SAP6, aber nicht die anderen SAP-Gene, wurden in einem Maus-{\"O}sophagus-Schleimhautmodell signifikant aktiviert, als die C. albicans-Hyphen in das Epithel invadierten. Eine stadienspezifische Expression der SAP-Gene wurde in einem Maus-Peritonitis-Modell beobachtet. Kurz nach Inokulation der C. albicans-Hefezellen in die Bauchh{\"o}hle der Tiere, zu einem Zeitpunkt, als noch keine Ausbildung von Hyphen zu beobachten war, wurde SAP5, aber nicht SAP6 oder eines der anderen analysierten SAP-Gene in einem signifikanten Anteil der infizierenden Zellen aktiviert. Demzufolge scheint SAP5 f{\"u}r die Gewebeinvasion w{\"a}hrend der Schleimhautinfektion und auch f{\"u}r die ersten Schritte w{\"a}hrend einer disseminierenden Infektion von Bedeutung zu sein. Durch die intraven{\"o}se Infektion der Maus, bei der fr{\"u}he Infektionsschritte umgangen werden, wurde gezeigt, dass SAP5 und SAP6, aber auch SAP4, w{\"a}hrend der sp{\"a}teren Stadien einer disseminierenden Infektion weiterhin aktiviert werden. Dagegen wurde eine Induktion des SAP2-Gens vorwiegend im Sp{\"a}tstadium einer systemischen Infektion beobachtet, nachdem die Pilzzellen innere Organe befallen hatten. Daher f{\"o}rdert SAP2 vermutlich weniger die Invasion von Geweben, daf{\"u}r aber die Vermehrung der Pilze nach Organbefall, m{\"o}glicherweise durch die Bereitstellung von N{\"a}hrstoffen. Dabei wurde gezeigt, dass die in vivo-Regulation von SAP2 durch bestimmte Repeatstrukturen innerhalb der Promotorregion dieses Gens beeinflußt wird. W{\"a}hrend des Verlaufs einer systemischen Infektion wurden sogar die zwei SAP2-Allele des hier untersuchten C. albicans-Modellstammes CAI4, die sich in dieser Repeatregion unterscheiden, differentiell reguliert. Das SAP2-2-Allel wurde n{\"a}mlich bereits deutlich fr{\"u}her induziert als das Allel SAP2-1. Eine Expression von SAP1 und SAP3 konnte im Gegensatz zu den anderen SAP-Genen nur in wenigen der infizierenden Zellen nachgewiesen werden, so dass diesen Genen ein Beitrag zur Pathogenit{\"a}t in den hier untersuchten Infektionsmodellen nicht beigemessen werden kann. Im Verlauf einer Infektion setzt C. albicans vermutlich viele verschiedene Virulenzfaktoren gleichzeitig f{\"u}r eine bestm{\"o}gliche Anpassung an die jeweilige Wirtsnische ein. Ob in Abh{\"a}ngigkeit entsprechender Wirtssignale dabei unterschiedliche Eigenschaften der Pilzzelle koordiniert reguliert werden, ist kaum erforscht, erscheint jedoch f{\"u}r ein besseres Verst{\"a}ndnis der Erreger-Wirts-Auseinandersetzung von besonderem Interesse. An der Kontrolle der Hyphenbildung von C. albicans sind wenigstens zwei Signaltransduktionskaskaden beteiligt, eine MAP-Kinase-Kaskade und ein cAMP-abh{\"a}ngiger Signalweg, die in den Transkriptionsregulatoren CPH1 bzw. EFG1 enden. Nachdem dimorphes Wachstum f{\"u}r die Infektion von Bedeutung ist und die Expression der Gene SAP4-SAP6 in vitro mit der Hyphenwachstumsphase verbunden ist, wurde eine m{\"o}gliche Abh{\"a}ngigkeit hyphenassoziierter SAP-Aktivierung von diesen Regulatoren durch die Analyse der SAP5-Expression in entsprechenden Mutanten analysiert. Sowohl in cph1- als auch in efg1-Einzelmutanten wurde eine reduzierte Aktivierung des SAP5-Gens in vivo beobachtet. Dadurch konnte gezeigt werden, dass sowohl CPH1 als auch EFG1 zur SAP5-Aktivierung w{\"a}hrend der Infektion beitragen. Da cph1-Mutanten im infizierten Gewebe wie der Wildtyp-Stamm Hyphen ausbildeten, war die Hyphenbildung allein offensichtlich nicht f{\"u}r eine volle SAP5-Aktivierung in vivo ausreichend. Andererseits war die SAP5-Induktion in vivo nicht von der Hyphenwachstumsphase abh{\"a}ngig, da eine verminderte, aber dennoch signifikante SAP5-Expression auch in den efg1-Mutanten zu beobachten war, die in den infizierten Tieren nur in der Hefephase wuchsen. In Zellen, in denen beide Regulatoren fehlten, konnte eine Induktion von SAP5 kaum nachgewiesen werden. Das bedeutet, dass diese Signalwege in C. albicans f{\"u}r die Kontrolle verschiedener zellul{\"a}rer Programme w{\"a}hrend der Infektion wichtig sind und die Expression von unterschiedlichen Virulenzgenen koordinieren. Durch die in vivo-Analyse der Virulenzgenexpression in C. albicans konnten Einblicke in regulatorische Anpassungsmechanismen dieses Mikroorganismus an verschiedene Wirtsnischen gewonnen werden. Einzelne Mitglieder einer Virulenzgenfamilie dieses Pilzes werden w{\"a}hrend der Infektion differentiell und in Abh{\"a}ngigkeit vom Infektionsstadium reguliert und tragen daher vermutlich sehr spezifisch zur Pathogenese bei. Unterschiedliche Virulenzmerkmale k{\"o}nnen zudem w{\"a}hrend der Infektion koordiniert reguliert werden und dadurch gemeinsam die Anpassungsf{\"a}higkeit von C. albicans an den Wirt unterst{\"u}tzen. Die erzielten Erkenntnisse sollten letztlich dazu beitragen, die Pathogenit{\"a}t dieses wichtigen opportunistisch humanpathogenen Erregers besser verstehen zu k{\"o}nnen.},
  subject      = {Candida albicans},
  language  = {de}
}