@phdthesis{Schiller2014,
  author    = {Schiller, Roswitha Dorothee},
  title     = {Studien zu Virulenzeigenschaften typischer und atypischer uropathogener Escherichia coli},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-103907},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2014},
  abstract  = {Die Forschungsergebnisse der letzten Jahre liefern immer mehr Hinweise darauf, dass eine klare Unterscheidung von Fitness- und Virulenzfaktoren in vielen F{\"a}llen, insbesondere bei extraintestinal pathogenen Escherichia coli, nicht m{\"o}glich ist. So l{\"a}sst sich auch bei Harnwegsinfektionen verursachenden E. coli den bakteriellen und teils stammspezifischen Faktoren oftmals nicht eindeutig eine typische Virulenz- oder Fitness-assoziierte Funktion zuordnen. Zudem werden in neueren Studien immer h{\"a}ufiger atypische uropathogene Isolate von E. coli beschrieben, die in ihrem „Virulenzrepertoire" deutlich von typischen uropathogenen E. coli (UPEC) abweichen, da sie keine klassischen UPEC-Virulenzfaktoren aufweisen. In dieser Arbeit wurden daher Virulenzeigenschaften typischer als auch atypischer UPEC untersucht. Der Effekt eines bestimmten bakteriellen Faktors auf den Wirtsorganismus wird teilweise indirekt durch sekund{\"a}re Modifikation bedingt. Dies offenbart sich beispielsweise am Autotransporterprotein AIDA-I, dessen Konformation durch posttranslationale Glykosylierung stabilisiert wird, wodurch es seine Funktionalit{\"a}t als Adh{\"a}sin erh{\"a}lt. Da bisherige Studien zum AIDA-I homologen Autotransporterprotein Antigen 43 (Ag43) auf der Analyse von k{\"u}nstlich glykosyliertem Protein basieren, lag ein Schwerpunkt dieser Arbeit auf der Untersuchung der nat{\"u}rlichen Glykosylierung von Ag43 in UPEC Stamm 536. Es zeigte sich, dass beide Ag43-Varianten von E. coli Stamm 536 nat{\"u}rlicherweise glykosyliert vorliegen, der Grad der Glykosylierung jedoch wesentlich geringer ausf{\"a}llt als bei nat{\"u}rlich glykosyliertem AIDA-I. Inwieweit die nat{\"u}rliche Glykosylierung von Ag43 zu dessen Funktionalit{\"a}t beitr{\"a}gt, kann erst durch die Identifizierung der f{\"u}r die Ag43-Glykosylierung verantwortlichen Glykosyltransferase gekl{\"a}rt werden. Die in silico-Analyse des Genoms von UPEC Stamm 536 f{\"u}r potentielle Glykosyltransferasen von Ag43 lieferte neun Kandidatengene. Die Gene wurde teils im Wildtyp-Hintergrund, teils im rfaH-negativen Hintergrund von E. coli Stamm 536 deletiert und die Mutanten im Anschluss ph{\"a}notypisch charakterisiert. Die Deletion der Kandidatengene waaF, waaG und waaQ, die f{\"u}r Glykosyltransferasen des LPS-Biosynthesesystems kodieren, f{\"u}hrte zu den deutlichsten Unterschieden in Bezug auf Motilit{\"a}t, Curli/Zellulose-Produktion, H{\"a}molyseaktivit{\"a}t und Expression von Typ 1 Fimbrien. Der Einfluss des „knock-out" der Kandidatengene auf die Glykosylierung von Ag43 muss in weiterf{\"u}hrenden Studien untersucht werden. Zur Charakterisierung des uropathogenen Virulenzpotentials verschiedener E. coli St{\"a}mme in vivo hat sich in den letzten Jahren das murine Modell der aufsteigenden Harnwegsinfektion etabliert. Mit Hilfe dieses Modells wurden in der vorliegenden Arbeit sowohl spezifische Deletionsmutanten prototypischer UPEC als auch atypische E. coli Harnwegsisolate bez{\"u}glich ihrer Urovirulenz getestet und verglichen. Bei der Untersuchung der klassischen UPEC lag der Fokus auf der m{\"o}glichen Urovirulenzmodulation durch die folgenden spezifischen Faktoren: dem Autotransporterprotein Ag43, dem „Response regulator" UvrY, dem Polyketid Colibactin sowie dem Exopolysaccharid poly-β-1,6-N-Acetylglucosamin (PGA). F{\"u}r Ag43 war bei der Etablierung einer Harnwegsinfektion keine eindeutige Funktion feststellbar. Es ist jedoch denkbar, dass Ag43 zur Langzeitpersistenz im Harnwegstrakt beitragen kann, was in weiteren Studien belegt werden sollte. Die Expression von UvrY in der nat{\"u}rlichen uvrY-Deletionsmutante UPEC Stamm 536 ließ keine Erh{\"o}hung des Urovirulenzpotentials im Mausmodell erkennen. In diesem Zusammenhang konnte allerdings gezeigt werden, dass die Expression des Genotoxins Colibactin in UPEC Stamm 536 dessen Virulenz signifikant herabsetzte. Die Untersuchungen zur Relevanz des Exopolysaccharids PGA belegen deutlich, dass PGA f{\"u}r die Langzeitpersistenz von E. coli im murinen Harnwegstrakt ben{\"o}tigt wird. F{\"u}r die initiale Kolonisierung scheint PGA hingegen keine Bedeutung zu haben. F{\"u}r atypische UPEC Isolate, die Charakteristika von STEC und EAEC zeigen und sich in ihrem Virulenzmuster deutlich von prototypischen UPEC unterscheiden, ließ sich im murinen Modell der aufsteigenden Harnwegsinfektion, verglichen mit dem UPEC Modellorganismus 536, ein {\"a}hnliches, teils sogar erh{\"o}htes uropathogenes Virulenzpotential nachweisen. Die Ergebnisse der Arbeit untermauern somit die heutige Vorstellung bez{\"u}glich der Entwicklung und Etablierung einer Harnwegsinfektion, dass verschiedene E. coli St{\"a}mme unterschiedliche (Kontroll-) Mechanismen entwickelt haben, um erfolgreich den Harnwegstrakt kolonisieren und eine Infektion ausl{\"o}sen zu k{\"o}nnen. Zudem weisen sie darauf hin, dass diese F{\"a}higkeit nicht auf Isolate typischer phylogenetischer UPEC Entwicklungslinien beschr{\"a}nkt und auf das Vorhandensein charakteristischer UPEC Virulenzfaktoren angewiesen ist.},
  subject      = {Escherichia coli},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Rund2014,
  author    = {Rund, Stefan A.},
  title     = {Interferenz des probiotischen Escherichia coli Stammes Nissle 1917 mit Adh{\"a}sion, Replikation und Shiga Toxin Produktion von EHEC St{\"a}mmen in vitro},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-104837},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2014},
  abstract  = {E. coli Nissle 1917 (EcN) z{\"a}hlt durch seine fast hundertj{\"a}hrige Nutzung als Arzneimittel und aufgrund der weitreichenden Forschung w{\"a}hrend der letzten Jahrzehnte mittlerweile zu einem der am besten untersuchten Probiotika. EcN wird als Medikament zur Remissionserhaltung von Patienten mit Kolitis, bei chronischer Verstopfung und bei Durchfall von Kleinkindern eingesetzt. Der enteroaggregative - h{\"a}morrhagische - E. coli (EAHEC) mit dem Serotyp O104:H4 war 2011 in Deutschland f{\"u}r den bisher gr{\"o}ßten EHEC-Ausbruch seit Beginn der Aufzeichnungen verantwortlich. Es fehlt bis zum heutigen Tage immer noch an effektiven M{\"o}glichkeiten einer Infektionsprophylaxe oder einer Behandlung der Erkrankung. Ein alternatives Therapeutikum wird daher dringend ben{\"o}tigt. In dieser Arbeit wurden die antagonistischen Effekte von EcN auf pathogene E. coli St{\"a}mme wie dem EHEC Stamm EDL933 oder klinischen EAHEC O104:H4 Isolaten untersucht. Es wurden die Auswirkungen von EcN auf die Adh{\"a}sion an humane Epithelzellen, das Wachstum und die Shiga Toxin Produktion der pathogenen St{\"a}mme untersucht. Zus{\"a}tzlich wurde die Resistenz von EcN gegen{\"u}ber Shiga Toxin Phagen nachgewiesen. Zun{\"a}chst wurde die Adh{\"a}sionseffizienz der verschiedenen E. coli St{\"a}mme bestimmt. Der am schlechtesten an die humanen Epithelzelllinien Caco-2 und LS-174T adh{\"a}rierende Stamm war EcN. Dies ist insofern {\"u}berraschend, da von Probiotika erwartet wird, besser als Pathogene an Epithelzellen zu adh{\"a}rieren. Dem ungeachtet konnte jedoch gezeigt werden, dass EcN die Adh{\"a}sion von zwei EAHEC O104:H4 Isolaten, des nahe verwandten enteroaggregativen E. coli (EAEC) Stammes 55989 und des enteroh{\"a}morrhagischen (EHEC) E. coli Stammes O157:H7 EDL933 an beide Zelllinen hemmt. Die von EcN produzierten Mikrozine M und H47 konnten hier f{\"u}r einen Teil des beobachteten anti-adh{\"a}siven Effektes von EcN auf die pathogenen E. coli St{\"a}mme verantwortlich gemacht werden. Die Mikrozine wurden hier als einzige Substanz, die das Wachstum der pathogenen E. coli St{\"a}mme beeinflusst, identifiziert. Einer der wichtigsten Virulenzfaktoren von EAHEC und EHEC St{\"a}mmen ist das Shiga Toxin. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass EcN die Shiga Toxin Produktion der am h{\"a}ufigsten auftretenden EHEC St{\"a}mme (´Big Five´: O157:H7, O26:H11, O103:H2, O111:H-, O145:H25) und der klinischen Isolate von EAHEC O104:H4 im Zellkulturmedium DMEM hemmt. Auff{\"a}llig war, dass die Stx1 Produktion von EHEC O103:H2 und O111:H- nicht nur von EcN, sondern auch von E. coli K-12 Stamm MG1655, gehemmt wurde, im Gegensatz zur EcN-spezifischen Blockierung der Stx2-Produktion in den Serotypen O104:H4, O26:H11, O145:H25. Die Reduktion der Stx-Produktion in EAHEC O104:H4 TY3730 und TY3456, sowie EHEC O26:H11 war zum Teil von der Mikrozinproduktion abh{\"a}ngig. Diese hatte jedoch keinen Einfluss auf die Stx-Produktion in EHEC O157:H7 EDL933 und EHEC O145:H25. Bei Verwendung von LB-Medium zeigte sich im Gegensatz zum DMEM-Medium keine Mikrozin-Abh{\"a}ngigkeit der Toxinproduktion bei den EAHEC Isolaten TY3730 und TY3456. Die Toxinproduktion von EHEC EDL933 wurde ebenfalls nicht durch die Deletion der Mikrozin-Gene in EcN beeinflusst. Studien der Toxinproduktion in SCEM-Medium zeigten ebenfalls eine EcN-Dosisabh{\"a}ngige Reduktion der Stx-Produktion in Co-Kultur. Um den Mechanismus der Hemmung der Stx-Produktion zu untersuchen, wurden Versuche mit der EcN-Mutante EcN::luxS durchgef{\"u}hrt. Diese Deletion des AI-2 ´Quorum sensing´ Molek{\"u}ls in EcN hatte allerdings keinen Einfluss auf die Hemmung der Stx-Produktion. Der Einsatz von Acetat f{\"u}hrte, im Gegensatz zu publizierten Ergebnissen, nicht zu einer Reduktion der Stx-Produktion. Auch eine Beeinflussung der Lyse der EHEC-Bakterien, oder der Verminderung der Sekretion von Shiga Toxin durch EcN, konnte widerlegt werden. Zur Untersuchung der Stx-Expression wurde ein Assay mit einem biolumineszenten C-P (Chromosom-Plasmid) Reporter System etabliert. Damit konnte die Shiga Toxin Expression im Stammhintergrund EHEC EDL933 in Echtzeit untersucht werden. Hier wurde wiederum eine Reduktion der Shiga Toxin Expression in Co-Kultur mit EcN erfolgreich nachgewiesen. In weiteren Versuchen konnte gezeigt werden, dass EcN nicht nur die Shiga Toxin Produktion von nicht-induzierten EAHEC Bakterien, sondern auch in mit Mitomycin C induzierten Bakterien hemmt. Als wichtiger Sicherheitsaspekt einer Behandlung mit EcN wurde die Resistenz von EcN gegen{\"u}ber Shiga Toxin Phagen untersucht. Die Infektion der Bakterien wurde hierbei mit stx-spezifischer PCR, Phagen-Plaque-Assay, Stx-ELISA und K+-Efflux Assay untersucht. Es konnte durch diese verschiedenen Methoden erfolgreich gezeigt werden, dass EcN nicht durch Shiga Toxin Phagen infiziert wird. Als m{\"o}glicher Resistenzmechanismus kommt hier eine Mutation vom Phagenrezeptor LamB in Frage, was jedoch noch best{\"a}tigt werden muss. Zusammenfassend wurden in dieser Arbeit wichtige antagonistische Effekte von EcN auf pathogene E. coli St{\"a}mme untersucht, die als Grundlage von neuen und dringend ben{\"o}tigten Behandlungen von EHEC-Infektionen dienen k{\"o}nnen.},
  subject      = {EHEC},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Troge2012,
  author    = {Troge, Anja},
  title     = {Studien am Flagellensystem des Escherichia coli Stammes Nissle 1917 (EcN) im Hinblick auf seine Funktion als Probiotikum},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-74201},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2012},
  abstract  = {Escherichia coli Nissle 1917 (EcN) geh{\"o}rt zu den am besten untersuchten und charakterisierten probiotischen Bakterienst{\"a}mmen. Seit Beginn des letzten Jahrhunderts wird er als Medikament eingesetzt, um verschiedene Darmerkrankungen wie z.B. Diarrh{\"o}e, entz{\"u}ndliche Darmerkrankungen und Verstopfung zu behandeln. Die Flagelle des EcN vermittelt Beweglichkeit und kann die Produktion von humanem β-Defensin 2 (hBD2) durch Epithelzellen induzieren. Somit ist dieses Organell direkt in die probiotische Funktion des EcN involviert. Es konnte gezeigt werden, dass die Flagellen anderer Bakterien, wie z.B. dem probiotischen Stamm Bacillus cereus CH oder den pathogenen St{\"a}mmen Pseudomonas aeruginosa und Clostridium difficile, die Adh{\"a}sion an intestinalen Mucus, welcher von Epithelzellen sekretiert wird, vermitteln. Allerdings blieb unklar, welcher Teil der Flagelle an welche Mucuskomponente bindet. Die F{\"a}higkeit effizient an Wirtgewebe zu adh{\"a}rieren wird als wichtiges Attribut eines probiotischen Stammes angesehen. Ex vivo Adh{\"a}sionsstudien mit Kryoschnitten humaner Darmbiopsien haben gezeigt, dass die Flagelle des EcN in die effiziente Adh{\"a}sion an humanes Darmgewebe involviert sein muss. Aus diesem Grund wurde in dieser Arbeit die Funktion der Flagelle des EcN als Adh{\"a}sin untersucht. Zun{\"a}chst wurde die hyperflagellierte Variante EcN ATHF isoliert und durch verschiedene Experimente, z.B. Schw{\"a}rmagartests und Elektronenmikroskopie, charakterisiert. Weitere ex vivo Adh{\"a}sionsstudien mit EcN ATHF zeigten eine h{\"o}here Adh{\"a}sionseffizienz dieser hyperflagellierten Variante und best{\"a}tigten damit die Rolle der Flagelle bei der effizienten Adh{\"a}sion von EcN an die Kryoschnitte der humanen Darmbiopsien. Interessanterweise fungierte die Flagelle in in vitro Studien mit den humanen Epithelzellen Caco-2 und T24 nicht als Adh{\"a}sin. Diese Unterschiede zwischen den in vitro und ex vivo Studien f{\"u}hrten zu der Annahme, dass die Flagelle des EcN in vivo die Adh{\"a}sion an Mucus vermittelt, welcher von den Caco-2- und T24-Zellen nicht produziert wird, aber in den Kryoschnitten der Darmbiopsien nachgewiesen wurde. Diese Vermutung wurde durch in vitro Adh{\"a}sionsstudien mit der Mucin-produzierenden Epithelzelllinie LS174-T best{\"a}tigt, da die Flagellen f{\"u}r eine effektive Adh{\"a}sion an diese Zellen essentiell waren. Zudem reduzierte die Pr{\"a}inkubation flagellierter EcN-St{\"a}mme mit Mucin2 ihre Adh{\"a}sionseffizienz an Kryoschnitte humaner Darmbiopsien. Um die direkte Interaktion zwischen Flagellen des EcN Wildtyps und Mucus zu zeigen, wurde ein ELISA etabliert. Es konnte eine direkte konzentrationsabh{\"a}ngige Interaktion zwischen isolierten Flagellen des EcN Wildtyps und Mucin2, bzw. humanem Mucus (Kolon) beobachtet werden. Interessanterweise konnte keine Interaktion zwischen isolierten Flagellen des EcN Wildtyps und murinem Mucus (Duodenum, Ileum, Caecum, Colon) festgestellt werden. Dies weist darauf hin, dass die Mucuszusammensetzung zwischen verschiedenen Spezies variiert. Verschiedene Kohlenhydrate, welche bekannte Mucusbestandteile sind, wurden auf ihre Interaktion mit der Flagelle von EcN getestet und Gluconat wurde als ein Rezeptor identifiziert. Die Pr{\"a}inkubation isolierter Flagellen mit Gluconat reduzierte ihre Interaktion mit Mucin2, bzw. humanem Mucus signifikant. Zudem wurde die oberfl{\"a}chenexponierte Dom{\"a}ne D3 des Flagellins, der Hauptuntereinheit der Flagelle, als m{\"o}glicher Interaktionspartner von Mucin2, bzw. humanem Mucus ausgeschlossen. Flagellen, die aus einer Dom{\"a}ne D3 Deletionsmutante isoliert wurden, zeigten sogar eine effizientere Bindung an Mucin2, bzw. humanen Mucus. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass {\"A}nderungen des pH-Wertes signifikante Effekte auf die Interaktion zwischen Mucus und isolierten Flagellen hatten, vermutlich aufgrund von Konformations{\"a}nderungen. Zusammenfassend wurde in dieser Arbeit die Flagelle als neues und scheinbar wichtigstes Adh{\"a}sin in vivo f{\"u}r den probiotischen Stamm EcN identifiziert. Hierf{\"u}r wurden sowohl eine hyperflagellierte Variante, eine ΔfliC Mutante, sowie der dazugeh{\"o}rige komplementierte Stamm verwendet. EcN ist zudem der erste probiotische Stamm f{\"u}r den eine direkte Bindung der Flagellen an humanen Mucus nachgewiesen werden konnte. Die Mucuskomponente Gluconat konnte dabei als wichtiger Rezeptor identifiziert werden. Da einige pathogene Bakterien ihre Flagelle zur Adh{\"a}sion an Wirtsgewebe nutzen, k{\"o}nnte dieses Organell EcN dazu bef{\"a}higen, mit Pathogenen um die erfolgreiche Kolonisierung des Darms zu konkurrieren, was als wichtige Eigenschaft eines Probiotikums betrachtet wird.},
  subject      = {Escherichia coli},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Frank2010,
  author    = {Frank, Astrid Christina},
  title     = {Untersuchungen zur Verbreitung von Pathogenit{\"a}tsinseln unter pathogenen Escherichia coli},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-54111},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2010},
  abstract  = {Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen erstmals die weite Verbreitung des IS100 innerhalb der Spezies E. coli und große {\"A}hnlichkeiten bez{\"u}glich der chromosomalen Lokalisationen einzelner Kopien in einem heterogenen Kollektiv von E. coli-St{\"a}mmen.},
  subject      = {Escherichia coli},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Goetz2010,
  author    = {G{\"o}tz, Andreas},
  title     = {Replikation von enteroinvasiven Escherichia coli und Salmonella enterica Serovar Typhimurium St{\"a}mmen in Epithelzellen unter besonderer Betrachtung des Kohlenstoffmetabolismus},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-57292},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2010},
  abstract  = {Schlagw{\"o}rter: Salmonella , Salmonella enterica , Salmonella typhimurium , Salmonellose , Escherichia coli , Shigella , Infektion , Bakterielle Infektion , Zellkultur , HeLa-Zelle , Apoptosis , Metabolismus , Stoffwechsel , Glucose , Glucosetransport , Glucosestoffwechsel , Katabolismus , Kohlenstoff , Kohlenstoffbedarf , Kohlenstoffhaushalt , Kohlenstoffstoffwechsel , Kohlenstoff-13 , Kohlenstoffisotop Salmonella Typhimurium und enteroinvasive E. coli (EIEC) sind fakultativ intrazellul{\"a}re Bakterien aus der Familie der Enterobacteriaceae. W{\"a}hrend erstere sich nach der Internalisierung durch eukaryotische Zellen normalerweise in einem spezialisierten Phagosom, der Salmonella-enthaltenden Vakuole (SCV), vermehren, replizieren EIEC im Zytoplasma der Wirtszellen. In der vorliegenden Arbeit wurde zun{\"a}chst durch Mikroinjektion die F{\"a}higkeit von S. Typhimurium 14028s untersucht, ebenfalls im Zytoplasma von Caco-2-Zellen replizieren zu k{\"o}nnen. Dabei wurde festgestellt, daß ein fr{\"u}her als S. Typhimurium 14028s WT bezeichneter Stamm eine Insertion eines Desoxythymidins an Position 76 des offenen Leserasters von rfbP tr{\"a}gt, einem Gen, dessen Protein an der LPS-Synthese beteiligt ist. Weiterhin synthetisierte dieser Stamm ein rauhes LPS. Aufgrund von Agglutination konnte der Rauh-Stamm nur mit geringem Erfolg mikroinjiziert werden. Hingegen lag 5 h nach der Mikroinjektion einer nicht invasiven Mutante von Salmonella mit vollst{\"a}ndigem LPS der Anteil an Caco-2-Zellen, die mehr als 32 Bakterien enthielten, bei etwa 30 \%. Der Anteil war 2-3 mal h{\"o}her als bei fr{\"u}heren Mikroinjektionen in HeLa-Zellen. Daher wurde das Verhalten von HeLa-Zellen nach einer Infektion durch S. Typhimurium ΔsifA - einer Mutante, die aus der SCV ins Zytoplasma entkommt - untersucht. Dabei wurde festgestellt, daß die sifA-Mutante 10 h nach der Infektion die Aktivit{\"a}t der Caspasen 9 und 3 in HeLa-Zellen, aber nicht in Caco-2-Zellen induziert. In weiteren Versuchen wurde die Bedeutung von Glukose, Glukose-6-phosphat und Mannose als Kohlenstoffquellen f{\"u}r die extra- und intrazellul{\"a}re Replikation zweier Isolate enteroinvasiver E. coli und eines S. Typhimurium Stammes analysiert. Zu diesem Zweck wurden zun{\"a}chst definierte Mutanten in den beiden wichtigsten Phosphoenolpyruvat-abh{\"a}ngigen Phosphotransferasesystemen (PTS) f{\"u}r die Aufnahme von Glukose und Mannose, ptsG und manXYZ, sowie im Antiporter f{\"u}r die Aufnahme von Glukose-6-phosphat, uhpT, konstruiert. Bei Wachstum im Minimalmedium mit Glukose als einziger C-Quelle waren die Generationszeiten aller ΔptsG- und ΔptsG, manXYZ-Mutanten im Vergleich zu den Wildst{\"a}mmen deutlich verl{\"a}ngert. Ebenso wuchsen ΔmanXYZ-Mutanten bzw. ΔuhpT-Mutanten deutlich langsamer auf Mannose bzw. Glukose-6-phosphat. Jedoch ergaben sich hierbei Stamm-spezifische Unterschiede. So erreichte EIEC 4608-58 ΔuhpT in der station{\"a}ren Phase eine {\"a}hnliche Zelldichte wie der Wildstamm in Gegenwart von Glukose-6-phosphat und eine ΔptsG, manXYZ-Mutante von S. Typhimurium 14028s konnte immer noch effizient mit Glukose wachsen. Infektionsversuche mit Caco-2-Zellen zeigten weiterhin, daß die Deletion von ptsG zu einer signifikanten Erh{\"o}hung der Adh{\"a}renz und Invasivit{\"a}t von EIEC 4608-58 f{\"u}hrt, w{\"a}hrend sich die intrazellul{\"a}ren Generationszeiten aller hier untersuchten Mutanten kaum ver{\"a}nderten. Selbst die ΔptsG, manXYZ, uhpT-Dreifachmutanten der drei hier verwendeten Enterobakterien und die ΔptsG, manXYZ, glk-Mutante von S. Typhimurium 14028s konnten immer noch in Caco-2-Zellen replizieren, wenn auch mit Stamm-spezifisch verringerten Geschwindigkeiten. 13C-Markierungsexperimente mit [U-13C6]-Glukose als Substrat ergaben jedoch, daß in der Tat alle hier untersuchten enterobakteriellen Wildst{\"a}mme Glukose w{\"a}hrend der Replikation in Caco-2-Zellen unter Zellkulturbedingungen verwerten. Glukose-6-phosphat, Glukonat oder Fetts{\"a}uren konnten dagegen als wichtigste Kohlenstoffquellen f{\"u}r das intrazellul{\"a}re Wachstum ausgeschlossen werden. EIEC 4608-58 metabolisierte Glukose jedoch weniger effizient als EIEC HN280 und schien zudem noch zus{\"a}tzlich C3-Substrate aus der Wirtszelle aufzunehmen. Das Markierungsmuster zeigte einen Stamm-spezifischen Kohlenstofffluß durch Glykolyse und/oder Entner-Doudoroff-Weg, Pentosephosphatzyklus, Citratzyklus und den anaplerotischen Reaktionen zwischen PEP und Oxalacetat. Mutanten mit Deletionen in ptsG und manXYZ konnten auf alternative C3-Substrate wechseln und glichen dies durch eine erh{\"o}hte Aufnahme von Aminos{\"a}uren aus den Wirtszellen aus.},
  subject      = {Escherichia coli},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Reichardt2010,
  author    = {Reichardt, Elisabeth},
  title     = {Untersuchungen zur Verbreitung von Virulenzfaktoren extraintestinal pathogener Escherichia coli-St{\"a}mme bei Isolaten boviner Mastitiden},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-53884},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2010},
  abstract  = {In dieser Arbeit werden die Ergebnisse der molekular-epidemiologischen Analyse von Virulenzgenen im Genom von insgesamt 222 Escherichia coli (E. coli)-Isolaten dargestellt, die von Mastitis-F{\"a}llen bei Rindern isoliert wurden. Mit Hilfe der Multiplex-Polymerase-Kettenreaktion wurde die Verbreitung von 42 potentiellen Virulenzfaktor-Genen extraintestinal pathogener E. coli (ExPEC) analysiert. Neben der quantitativen Bestimmung des Vorkommens jedes Einzelgens wurde in dieser Arbeit eine differenzierte Auswertung von Genkombinationen bei E. coli Mastitis-Isolaten vorgenommen. Diese ermittelten genetischen Muster werden zur 1. Pr{\"a}valenz der in der Gesamtheit der Isolate, 2. Pr{\"a}valenz in den phylogenetischen ECOR-Gruppen, 3. akut klinischen und chronischen Mastitis-Episoden und 4. dem Vorkommen spezifisch tierpathogener Adh{\"a}sine korreliert. Die Mastitis-Isolate konnten aufgrund der Virulenzmarkerverteilung und Phylogenie keinem bestimmten charakteristischen Pathotyp zugeordnet werden. Die {\"u}berwiegende Mehrzahl der Mastitis-Isolate zeigte aufgrund einer geringen Pr{\"a}valenz Virulenz-assoziierter Gene sowie der Zugeh{\"o}rigkeit zu den phylogenetischen Entwicklungslinien A und B1 ein geringes Virulenzpotential extraintestinal pathogener E. coli. Die Mehrzahl der St{\"a}mme enthielt eine singul{\"a}re Virulenzdeterminante (83 St{\"a}mme; 37,4 \%), eine Zweierkombination (69 St{\"a}mme; 31,1 \%) oder eine Dreierkombination von Virulenzgenen (34 St{\"a}mme; 15,3 \%). Vier Gene f{\"u}r Virulenzfaktoren in Kombination zeigten sich lediglich in sieben St{\"a}mmen (3,1 \%). Insbesondere die Anwesenheit von 5 bis 18 differenten Virulenzgenen pro Genom traten nur mit einer geringen Frequenz in zusammen 16 Isolaten (7,2 \%) auf. Das absolut h{\"a}ufigste Virulenz-assoziierte Gen, das nachgewiesen wurde, war fimH, das f{\"u}r die mannosespezifische Adh{\"a}sinuntereinheit der Typ1-Fimbrien kodiert. Insgesamt gaben 88,7 \% aller 222 untersuchten St{\"a}mme ein positives Signal in der Multiplex-PCR, und zwar 89,9 \% der 199 klinischen Isolate sowie 85,7 \% der Isolate chronischer Mastitiden. In etwa der H{\"a}lfte aller untersuchten St{\"a}mme trat auch das Gen traT auf, das Serumresistenz vermittelt (43,7 \%). Die Genkombination fimH-traT wurde in wechselnden Konstellationen in insgesamt 83 St{\"a}mmen (37,3 \%) gefunden. Sie ist damit die h{\"a}ufigste Virulenzgenkombination in den untersuchten E. coli-Genomen mit multiplen Virulenzdeterminanten. Da bei Rinder-Mastitis besonders in den schweren F{\"a}llen systemische Verl{\"a}ufe f{\"o}rdernde Faktoren wie Serumresistenz eine bedeutende Rolle spielen, k{\"o}nnte hier eine Selektion auf genetische Kopplung von traT mit fimH vorliegen. Deutlich geringere Pr{\"a}valenzen wiesen die Virulenzgene f{\"u}r α-H{\"a}molysin (hlyA, 10,8 \%), den Yersiniabactinrezeptor (fyuA, 12,2 \%) sowie das ebenfalls an der Serumresistenz beteiligte Gen iss (8,5 \%) auf. Nur 13 (5,8 \%) der 222 E. coli-Isolate besaßen keines der untersuchten Virulenzgene. Das Fehlen bekannter Virulenzgene in diesen St{\"a}mmen deutet darauf hin, dass weitere unber{\"u}cksichtigte Faktoren eine Rolle bei der Virulenz von Mastitisisolaten spielen k{\"o}nnten oder der Status des Wirtsorganismus in diesen F{\"a}llen ausschlaggebend f{\"u}r eine erfolgreiche Infektion des Euters sein k{\"o}nnte. Offensichtlich sind die meisten der untersuchten E. coli- Virulenzfaktoren f{\"u}r die Pathogenese der Rindermastitis von untergeordneter Bedeutung. Von den 222 Isolaten z{\"a}hlten insgesamt 137 St{\"a}mme zur phylogenetischen Linie (ECOR-Gruppe) A, 62 zur ECOR-Gruppe B1, 20 zur ECOR-Gruppe B2 und 14 zur Gruppe D. Die St{\"a}mme, die zu den phylogenetischen Entwicklungslinien A, B1 und D geh{\"o}ren, unterschieden sich hinsichtlich der Pr{\"a}valenz der Virulenzfaktormuster nicht vom Gesamtbild. Lediglich Isolate der ECOR-Gruppe B2 wiesen eine f{\"u}r sie typische H{\"a}ufung von Virulenzgenclustern auf. Das relativ geringe Vorkommen bzw. weitgehende Fehlen (5 von 8) von Adh{\"a}singenen spezifisch tierpathogener E. coli l{\"a}sst darauf schließen, dass bislang beschriebenen Rinder-pathogenen E. coli keine Bedeutung als Verursacher einer Rindermastitis zukommt. F{\"u}r die Analyse der chronischen Verlaufsform der Mastitis standen nur 21 Isolate zur Verf{\"u}gung, die keinen hinreichend gesicherten Vergleich zu den F{\"a}llen mit akuter klinischer Mastitis (199 St{\"a}mme insgesamt) erlauben. Die auff{\"a}llige Zunahme des H{\"a}molysingens hlyA (23,8 \%) gegen{\"u}ber 9,5 \% in den klinischen Isolaten (und 10,8 \% in allen St{\"a}mmen) m{\"u}sste in k{\"u}nftigen Untersuchungen invasiven Verhaltens der ExPEC beobachtet werden. Die Ergebnisse dieser Arbeit legen nahe, dass eine bovine Mastitis durch verschiedene E. coli-Varianten hervorgerufen werden kann und ein großes Potential extraintestinaler Virulenzfaktoren dazu nicht erforderlich ist. Entscheidend ist eine durch das fimH-Gen vermittelte Adh{\"a}sion, in der H{\"a}lfte der untersuchten F{\"a}lle unterst{\"u}tzt durch das Serumresistenz vermittelnde Gen traT.},
  subject      = {Escherichia coli},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Krumbholz2010,
  author    = {Krumbholz, Grit},
  title     = {Untersuchungen zur Struktur, Regulation und Funktion des nichtribosomalen Peptid-Polyketids Colibactin aus E. coli},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-64789},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2010},
  abstract  = {Polyketide (PK) und nichtribosomale Peptide (NRP) sind zwei grosse Klassen von Naturstoffen, die eine grosse Vielfalt hinsichtlich ihrer Struktur und Funktion aufweisen. Sie werden von einer Reihe von Bakterien, Pilzen und Pflanzen als Sekund{\"a}rmetabolite produziert und besitzen eine Vielzahl pharmakologisch wichtiger Aktivit{\"a}ten, wie z.B. antimikrobielle, antimykotische, antitumorale oder antiparasitische Wirkungen. Ein Grossteil der bakteriellen Produzenten findet sich im Phylum Firmicutes, innerhalb der Gattungen Bacillus, Streptomyces und Mycobacterium. In E. coli sind Polyketide und nichtribosomale Proteine von eher geringer Bedeutung, mit Ausnahme der Siderophore Enterobactin und Yersiniabactin. Unerwartet war daher die Identifizierung eines neuen PKS/ NRPS-Gencluster in verschiedenen E. coli-St{\"a}mmen. Das 2006 durch NOUGAYR{\`E}DE et al. zuerst beschriebene Colibactin-Gencluster kodiert f{\"u}r ein hybrides System aus modularen Polyketidsynthasen und nichtribosomalen Peptidsynthetasen sowie f{\"u}r zus{\"a}tzliche editierende Enzyme und einen m{\"o}glichen transkriptionellen Regulator (ClbR). Das Produkt der PKS/NRPS-Synthasen, Colibactin, {\"u}bt in vitro einen zytopathischen Effekt (CPE) auf S{\"a}ugerzelllinien aus. Die zytopathische Aktivit{\"a}t Colibactins zeichnet sich u.a. durch die Induktion von Doppelstrangbr{\"u}chen in der DNA der eukaryotischen Zellen aus. Dar{\"u}ber hinaus kommt es zu einer Unterbrechung des Zellzyklus in der G2-Phase nach einer transienten in vitro Infektion mit Colibactin-positiven Bakterienst{\"a}mmen. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit war besonders die weitere Aufkl{\"a}rung der Struktur des Colibactinclusters sowie die regulatorischen Mechanismen, die die Exression des hybriden nichtribosomalen Peptid-Polyketids von Interesse. Eine Transkriptionsanalyse f{\"u}hrte zur Identifizierung der Transkriptionsstartpunkte der meisten relevanten Gene des Colibactinclusters. Basierend auf diesen neugewonnenen Informationen war eine Sequenzanalyse der upstream-Bereiche der Gene m{\"o}glich, in deren Ergebnis neben den Elementen eines Sigma70-abh{\"a}ngigen Promotors, putative Bindestellen f{\"u}r mehrere Transkriptionsfaktoren identifiziert wurden. Untersuchungen zur Regulation der Colibactinsynthese zeigten, dass die Expression der Colibactin-Gene sowohl unter Kontrolle des Transkriptionsfaktors H-NS als auch des Colibactin-spezifischen Regulators ClbR stehen. Neben der Aufkl{\"a}rung der Struktur und Regulation der Colibactin-Gene bestand das Ziel dieser Arbeit in der Optimierung der Synthese des nichtribosomalen Peptid-Polyketids. Hierf{\"u}r durchgef{\"u}hrte Expressionstudien zeigten einen Einfluss von Fetts{\"a}uren und Indol sowie von der Sauerstoffverf{\"u}gbarkeit auf die Promotoraktivit{\"a}t einzelner Gene des Colibactin-Genclusters. Dar{\"u}berhinaus konnte das pks-Genclusters erfolgreich in Pseudomonas putida KT2440 transferiert werden sowie der Nachweis der Funktionsf{\"a}higkeit Colibactins in diesem Wirtsorganismus nachgewiesen werden. Wenngleich die Stabilit{\"a}t des f{\"u}r diesen Zweck konstruierten Shuttle-Vektors nicht von Dauer ist, konnte gezeigt werden dass Pseudomonas putida prinzipiell als Wirtssystem f{\"u}r die Realisierbarkeit der heterologen Expression von Colibactin, geeignet ist. Zus{\"a}tzlich zur Strukturanalyse des pks-Clusters und den Studien zur Expression der Colibactin-Gene befasste sich die hier vorliegende Arbeit mit der Fragestellung nach der biologischen Funktion Colibactins. Ph{\"a}notypische Untersuchungen zeigen sowohl eine Beeinflussung der Eisenaufnahme als auch der Biofilmbildung durch das nichtribosomale Peptid-Polyketid. Dies sind die ersten Hinweise die zur Aufkl{\"a}rung der Funktion Colibactins beitragen k{\"o}nnten.},
  subject      = {Polyketid-Synthasen},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Reidl2009,
  author    = {Reidl, Sebastian},
  title     = {Funktionale Charakterisierung an der Biofilmbildung beteiligter Faktoren pathogener und kommensaler Escherichia coli},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-35684},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {Multizellul{\"a}re Gemeinschaften in Form bakterieller Biofilme stellen aus medizinischer Sicht ein großes klinisches Problem dar. H{\"a}ufig lassen sich chronische oder rezidivierende Erkrankungen aber auch nosokomiale Infektionen auf die multizellul{\"a}re Lebensweise von humanpathogenen Erregern zur{\"u}ckf{\"u}hren. Sowohl fakultativ als auch obligat pathogene Escherichia coli-St{\"a}mme besitzen eine Vielzahl unterschiedlicher Faktoren, die die Biofilmbildung beeinflussen. Daran beteiligt sind unter anderem Flagellen, extrazellul{\"a}re polymere Substanzen, Adh{\"a}sine oder Oberfl{\"a}chen-assoziierte Proteine wie Autotransporter. Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die funktionale Charakterisierung des Proteins Antigen 43 (Ag43). Aufgrund seiner Autoaggregation-vermittelnden Eigenschaft tr{\"a}gt Ag43 ebenfalls zur Mikrokoloniebildung und Biofilmreifung bei. Antigen 43 ist ein Autotransporterprotein, welches innerhalb der Bakterienspezies Escherichia coli weit verbreitet ist. Interessanterweise besitzen viele E. coli-Isolate gleich mehrere identische oder {\"a}hnliche Kopien von agn43, die in der Regel von variablen Genombereichen (genomische Inseln, Plasmide) kodiert werden. Am Beispiel der Antigen 43-Varianten des uropathogenen Escherichia coli (UPEC)-Stammes 536 (O6:K15:H31), des kommensalen E. coli Isolats Nissle 1917 (O6:K5:H1) sowie des E. coli K-12-Laborstammes MG1655 (OR:H48:K-) ist die Bedeutung des Autotransporterproteins im Rahmen dieser Arbeit n{\"a}her untersucht worden. Hierf{\"u}r wurden die verschiedenen agn43-Allele in ein geeignetes Vektorsystem kloniert und im Adh{\"a}sin-freien Escherichia coli K-12-Stamm MG1655 \&\#916;fim\&\#916;flu exprimiert. Da Antigen 43 in Wildtypst{\"a}mmen posttranslational glykosyliert vorliegt, sind die Experimente zus{\"a}tzlich unter Einfluß der heterologen, AIDA I-spezifischen Heptosyltransferase Aah ('Autotransporter Adhesin Heptosyltransferase') durchgef{\"u}hrt worden. Anhand von Bindungsstudien (intermolekulare Autoaggregation, Zelladh{\"a}sionstests) wurde gezeigt, daß sich einzelne Ag43-Varianten teilweise in ihren Eigenschaften unterscheiden. Im direkten Vergleich mit AIDA-I ('Adhesin Involved in Diffuse Adherence') enteropathogener Escherichia coli (EPEC) konnte f{\"u}r Ag43 nur eine Funktion als schwaches Adh{\"a}sin nachgewiesen werden. Die heterologe O-Glykosylierung beeinflußte die Funktionalit{\"a}t des Antigen 43 in unterschiedlichem Ausmaß. Je nach Autotransporter-Variante f{\"u}hrte die Heptosylierung entweder zu signifikant reduzierten Affinit{\"a}ten, oder sie hatte keinen Effekt auf die Bindungskapazit{\"a}t des Ag43. Antigen 43 weist zudem strukturelle Homologien zu vergleichbaren Dom{\"a}nen anderer Autotransporter auf. F{\"u}r viele dieser Proteine konnte bereits eine adh{\"a}sive oder invasive Funktion nachgewiesen werden. Eine m{\"o}gliche Interaktion von Ag43 mit eukaryontischen Rezeptoren ist hingegen noch nicht bzw. nur unvollst{\"a}ndig untersucht worden. In Overlay assays und ELISAs wurde f{\"u}r Antigen 43 hier erstmals die spezifische Bindung an die extrazellul{\"a}ren Matrixkomponenten Kollagen und Laminin gezeigt. Zusammenfassend deuten die Ergebnisse dieser Arbeit darauf hin, daß das Escherichia coli spezifische Autotransporterprotein Antigen 43 nicht nur an der bakteriellen Biofilmbildung, sondern auch an der Besiedlung epithelialer Gewebe beteiligt sein kann. Seine Expression verschafft Bakterien einen Kolonisationsvorteil, der mit erh{\"o}hter Fitneß einhergeht. Die Aah-vermittelte O-Glykosylierung scheint f{\"u}r die Funktionalit{\"a}t von Ag43 nicht zwingend erforderlich zu sein. Des weiteren ist im Rahmen der vorliegenden Arbeit ein Testsystem entwickelt worden, das auf der Basis von Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierungen (FISH) die Differenzierung von verschiedenen (uro-)pathogenen Mikroorganismen erm{\"o}glicht. Das etablierte Protokoll eignet sich nicht nur f{\"u}r die diagnostische Erregeridentifizierung, sondern auch in Abh{\"a}ngigkeit des Probenmaterials zur Untersuchung von (Multispezies-)Biofilmen.},
  subject      = {Escherichia coli},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Mordhorst2009,
  author    = {Mordhorst, Ines Louise},
  title     = {Phylogenetische und funktionelle Analysen zur Kapsel O-Acetyltransferase NeuO von Escherichia coli K1},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-47880},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {Escherichia coli ist ein Kommensale des menschlichen und tierischen Gastrointestinaltraktes. Einige E. coli-St{\"a}mme sind in der Lage, extraintestinale Erkrankungen beim Menschen wie Harnwegsinfekte, Neugeborenen-Meningitis und Sepsis, sowie beim Tier avi{\"a}re Coliseptik{\"a}mien, hervorzurufen. Ein wichtiger Virulenzfaktor des Bakteriums ist dabei die aus \&\#945;-2,8-verkn{\"u}pften Sialins{\"a}uremonomeren aufgebaute K1-Kapsel, die phasenvariabel mit einer hohen Frequenz O-acetyliert werden kann. Im Jahr 2005 konnte gezeigt werden, dass es sich bei dem f{\"u}r die O-Acetylierung verantwortlichen Enzym um die O-Acetyltransferase NeuO handelt, die von dem K1-spezifischen Prophagen CUS-3 codiert wird. Die Verteilung von neuO in der E. coli K1-Population sowie die funktionelle Relevanz der K1-Kapsel O-Acetylierung f{\"u}r das Bakterium waren zu Beginn der vorliegenden Arbeit weitestgehend unklar. Eine E. coli K1-Stammsammlung mit 183 Isolaten wurde aufgebaut. Die E. coli K1-Isolate stammten sowohl aus Stuhlproben gesunder Freiwilliger, humanen Harnwegsinfekten, humanen invasiven Erkrankungen (Neugeborenen-Meningitis und Bakteri{\"a}mie) und aus an Coliseptik{\"a}mie erkrankten V{\"o}geln. Die Isolate der E. coli K1-Stammsammlung wurden mit der Multilokus-Sequenztypisierung (MLST) typisiert. Es konnten 39 Sequenztypen (ST) sowie f{\"u}nf Sequenztyp-Komplexe (STC) identifiziert werden. Bei dem mit Abstand h{\"a}ufigsten STC handelte es sich um den STC95, dem 80 St{\"a}mme (44\%) angeh{\"o}rten. Insgesamt 103 der 183 E. coli K1-St{\"a}mme waren neuO-positiv (56\%). Das Gen wurde in 78 (98\%) der STC95-Isolate, aber nur in 25 (24\%) der 103 nicht-STC95-St{\"a}mme gefunden. NeuO war also mit dem STC95 assoziiert. {\"U}ber Sequenzanalysen des CUS-3-Prophagen konnten CUS-3-Genotypen bestimmt werden. Die Gruppierung der CUS-3-Genotypen und der E. coli K1-ST sowie der anschließende Vergleich beider Gruppierungen miteinander offenbarte eine Segregation der Prophagen-Genotypen entsprechend der ST. Daher legen die in dieser Arbeit ermittelten Ergebnisse eine Koevolution des Phagen mit seinem Wirt nahe. Einige humane und avi{\"a}re E. coli K1-Isolate waren weder auf Basis der MLST bzw. der CUS-3-Genotypisierung noch anhand des Vorhandenseins verschiedener, mit extraintestinal-pathogenen E. coli-assoziierter Gene voneinander unterscheidbar, was die Hypothese einer zoonotischen Transmission dieser St{\"a}mme unterst{\"u}tzt. In den in dieser Arbeit durchgef{\"u}hrten funktionellen Analysen konnte weder ein Effekt der NeuO-vermittelten E. coli K1-Kapsel O-Acetylierung auf die F{\"a}higkeit der Bakterien an humane mikrovaskul{\"a}re Gehirnendothelzellen zu adh{\"a}rieren oder in diese zu invadieren, noch auf die in vivo-Virulenz der Bakterien im H{\"u}hnermodell beobachtet werden. Die K1-Kapsel O-Acetylierung verringerte die in vivo-Kolonisierung des H{\"u}hner-Gastrointestinaltraktes und die in vitro-Biofilmbildung durch das Bakterium, wohingegen sie die Austrocknungsresistenz von E. coli K1 erh{\"o}hte. M{\"o}glicherweise dient die phasenvariable neuO-Expression und damit die E. coli K1-Kapsel O-Acetylierung der Anpassung des Bakteriums an wechselnde Umweltbedingungen.},
  subject      = {Escherichia coli},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Homburg2007,
  author    = {Homburg, Stefan},
  title     = {Untersuchungen zur Molekularbiologie von Escherichia coli-Wildst{\"a}mmen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-22884},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2007},
  abstract  = {Eine eindeutige Unterscheidung zwischen extraintestinal pathogenen (ExPEC) und kommensalen E. coli-St{\"a}mmen zu treffen, f{\"a}llt h{\"a}ufig schwer, da Virulenz-assoziierte Faktoren von ExPEC auch in kommensalen St{\"a}mmen gefunden werden k{\"o}nnen. Als naher Verwandter des uropathogenen Isolates E. coli CFT073 weist der apathogene, kommensale Stamm E. coli Nissle 1917 (O6:K5:H1) die Expression einer Vielzahl solcher „ExPEC-Virulenzfaktoren" auf. Dazu geh{\"o}ren verschiedene Fimbrien, Siderophore und Proteine, die an der Biofilmbildung beteiligt sind. Der Vergleich des Stammes mit ExPEC-Isolaten l{\"a}sst daher R{\"u}ckschl{\"u}sse auf die Funktion dieser Faktoren im jeweiligen {\"o}kologischen Kontext zu. E. coli Nissle 1917 bildet den sog. rdar-Morphotyp aus, eine multizellul{\"a}re Struktur, die auf der Koexpression von Zellulose und Curli-Fimbrien beruht. Dieser findet sich bei vielen E. coli und Salmonella-Spezies, tritt aber in der Regel nur bei Temperaturen unterhalb 30 °C auf. E. coli Nissle 1917 hingegen weist diesen Ph{\"a}notyp auch bei 37 °C auf, was vermutlich die Kolonisierungsf{\"a}higkeit gegen{\"u}ber anderen kommensalen E. coli erh{\"o}ht. Hier konnte demonstriert werden, dass die Expression des rdar-Morphotyps bei E. coli Nissle 1917 unabh{\"a}ngig von den bisher beschriebenen Regulatoren CsgD und YaiC ist. Mittels Mutagenese mit dem Transposon miniTn5 wurde nach rdar-negativen Klonen gesucht mit dem Ziel, einen m{\"o}glichen {\"u}bergeordneten Regulator dieses Ph{\"a}notyps zu identifizieren. Bei dieser Untersuchung wurden einige Gene ermittelt, die bislang nicht daf{\"u}r bekannt waren, die Expression von Zellulose oder Curli-Fimbrien zu beeinflussen. W{\"a}hrend die Funktion vieler der ermittelten ORFs unbekannt war, hatte vor allem die Inaktivierung von Genen, die an der Biosynthese von Oberfl{\"a}chenstrukturen (Fimbrien, Kapsel, Colans{\"a}ure, LPS) einen ver{\"a}nderten Ph{\"a}notyp zur Folge. Allerdings konnte in den wenigsten F{\"a}llen ein Zusammenhang zu Curli- oder Zellulosesynthese hergestellt werden. Es zeigte sich, dass die Regulation des rdar-Morphotyps offenbar komplexer und von mehr Faktoren zumindest indirekt abh{\"a}ngig ist, als bislang beschrieben. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurde eine 55 kb große genomische Insel untersucht, die im asnW-tRNA-Lokus inseriert ist und die Proteine f{\"u}r die Synthese eines hybriden nichtribosomalen Peptid-Polyketids kodiert. Die Insel konnte mittels PCR in extraintestinal pathogenen sowie kommensalen Isolaten der phylogenetischen Gruppe B2 nachgewiesen werden, darunter die St{\"a}mme E. coli Nissle 1917, IHE3034, CFT073 und J96. Eine Kokultivierung von HeLa-Zellen mit diesen Bakterien hatte eine Blockierung des Zellzyklus und Megalozytose (zytopathischer Effekt) zur Folge. Die Deletion der asnW-Insel f{\"u}hrte zur Aufhebung des zytopathischen Ph{\"a}notyps, der durch Einbringen des Genclusters auf einem BAC-Vektor wieder hergestellt werden konnte. Der zytopathische Effekt konnte nur nach direktem Kontakt der Bakterien mit HeLa-Zellen beobachtet werden und war weder durch Bakterienlysate, abget{\"o}tete Bakterien oder Kultur{\"u}berst{\"a}nde zu erzielen. Das PKS/NRPS-Gencluster umfasst 18 ORFs (clbA bis clbR), von denen 17 an der Synthese der aktiven Komponente beteiligt sind. Die Anzahl der Genprodukte und die Abfolge der putativen Dom{\"a}nen unterscheidet sich dabei von allen bislang beschriebenen PKS/NRPSSystemen. Untersuchungen zur Transkription ergaben drei monocistronisch und vier teilweise sehr große (bis 23 kb) polycistronisch transkribierte Einheiten aus bis zu sechs ORFs. Zudem konnte eine konstitutive Transkription aller ORFs festgestellt werden, wenngleich in unterschiedlicher St{\"a}rke. Nach Kontakt mit HeLa-Zellen wurde keine erh{\"o}hte Transkription oder Promotoraktivit{\"a}t einzelner ORFs festgestellt. Daher scheint die Kontaktabh{\"a}ngigkeit des zytopathischen Effekts nicht auf einer durch HeLa-Zellen hervorgerufenen Induktion der PKS/NRPS-Expression zu beruhen. Die Kontaktabh{\"a}ngigkeit konnte durch die Induktion bzw. {\"U}berexpression einer PKS/NRPS (clbB), den putativen Schl{\"u}sselenzymen Thioesterase (clbQ) und Phosphopantetheinyl-Transferase (clbA) oder dem m{\"o}glichen Regulator clbR nicht {\"u}berwunden werden. Mittels Luziferase-Reportergenfusionen konnte ein Einfluss unterschiedlicher Medien und Kulturbedingungen auf die Promotoraktivit{\"a}t einzelner Gene festgestellt werden. Dies wurde auf den Einfluss des BarA/UvrY- Zweikomponentensystems zur{\"u}ckgef{\"u}hrt, welches {\"u}ber CsrA/CsrBC den Kohlenstoff-Metabolismus von E. coli post-transkriptional reguliert. Die nat{\"u}rliche uvrY-Deletionsmutante UPEC 536 wies trotz des Besitzes des kompletten PKS/NRPS-Genclusters keinen zytopathischen Effekt auf. Dieser konnte jedoch durch Komplementation mit uvrY wieder hergestellt werden. Dies ist der erste Hinweis f{\"u}r einen außerhalb der asnW-Insel liegenden Regulationsmechanismus der PK/NRP-Synthese. Die Funktion des Peptid-Polyketids in vivo bleibt weiterhin unklar und k{\"o}nnte sowohl Fitness als auch Virulenz von E. coli beeinflussen.},
  subject      = {Escherichia coli},
  language  = {de}
}