@phdthesis{Zdziarski2008,
  author    = {Zdziarski, Jaroslaw Maciej},
  title     = {Bacterial Genome Plasticity and its Role for Adaptation and Evolution of Asymptomatic Bacteriuria (ABU) Escherichia coli Strains},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-32879},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2008},
  abstract  = {Asymptomatic bacteriuria (ABU) represents the long term bacterial colonization of the urinary tract, frequently caused by Escherichia coli (E. coli), without typical symptoms of a urinary tract infection (UTI). To investigate characteristics of ABU E. coli isolates in more detail, the geno- and phenotypes of eleven ABU isolates have been compared. Moreover, consecutive in vivo re-isolates of the model ABU strain 83972 were characterized with regard to transcriptomic, proteomic and genomic alterations upon long term in vivo persistence in the human bladder. Finally, the effect of the human host on bacterial adaptation/evolution was assessed by comparison of in vitro and in vivo-propagated strain 83972. ABU isolates represent a heterologous group of organisms. The comparative analysis of different ABU isolates elucidated the remarkable genetic and phenotypic flexibility of E. coli isolates. These isolates could be allocated to all four major E. coli phylogenetic lineages as well as to different clonal groups. Accordingly, they differed markedly in genome content, i.e., the genome size as well as the presence of typical UPEC virulence-associated genes. Multi locus sequence typing suggested that certain ABU strains evolved from UPEC variants that are able to cause symptomatic UTI by genome reduction. Consequently, the high E. coli genome plasticity does not allow a generalized view on geno- and phenotypes of individual isolates within a clone. Reductive evolution by point mutations, DNA rearrangements and deletions resulted in inactivation of genes coding for several UPEC virulence factors, thus supporting the idea that a reduced bacterial activation of host mucosal inflammation promotes the ABU lifestyle of these E. coli isolates. Gene regulation and genetic diversity are strategies which enable bacteria to live and survive under continuously changing environmental conditions. To study adaptational changes upon long term growth in the bladder, consecutive re-isolates of model ABU strain 83972 derived from a human colonisation study and from an in vitro long term cultivation experiment were analysed with regard to transcriptional changes and genome rearrangements. In this context, it could be demonstrated that E. coli, when exposed to different host backgrounds, is able to adapt its metabolic networks resulting in an individual bacterial colonisation strategy. Transcriptome and proteome analyses demonstrated distinct metabolic strategies of nutrients acquisition and energy production of tested in vivo re-isolates of strain 83972 that enabled them to colonise their host. Utilisation of D-serine, deoxy- and ribonucleosides, pentose and glucuronate interconversions were main up-regulated pathways providing in vivo re-isolates with extra energy for efficient growth in the urinary bladder. Moreover, this study explored bacterial response networks to host defence mechanisms: The class III alcohol dehydrogenase AdhC, already proven to be involved in nitric oxide detoxification in pathogens like Haemophilus influenzae, was shown for the first time to be employed in defending E. coli against the host response during asymptomatic bacteriuria. Consecutive in vivo and in vitro re-isolates of strain 83972 were also analysed regarding their genome structure. Several changes in the genome structure of consecutive re-isolates derived from the human colonisation study implied the importance of bacterial interactions with the host during bacterial microevolution. In contrast, the genome structure of re-isolates from the in vitro long term cultivation experiment, where strain 83972 has been propagated without host contact, was not affected. This suggests that exposure to the immune response promotes genome plasticity thus being a driving force for the development of the ABU lifestyle and evolution within the urinary tract.},
  subject      = {Escherichia coli},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Klengel2008,
  author    = {Klengel, Torsten},
  title     = {Molekulare Charakterisierung der Carboanhydrase Nce103 im Kontext des CO2 induzierten Polymorphismus in Candida albicans},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-34573},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2008},
  abstract  = {Die Detektion von Umweltsignalen und die gezielte zellul{\"a}re Reaktion ist eine zentrale und f{\"u}r das {\"U}berleben aller Lebewesen essentielle F{\"a}higkeit. Candida albicans, als dominierender humanpathogener Pilz, ist hochgradig verschiedenen biochemischen und physikalischen Umweltbedingungen ausgesetzt, welche sowohl die Zellmorphologie als auch die Virulenz dieses Erregers beeinflussen. In der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluss von Kohlendioxid, als ubiquit{\"a}r vorkommendes Gasmolek{\"u}l, auf die Zellmorphologie und Virulenz untersucht. Erh{\"o}hte Konzentrationen von Kohlendioxid stellen ein {\"a}ußerst robustes Umweltsignal dar, welches die morphologische Transition vom Hefewachstum zum hyphalen Wachstum, einem Hauptvirulenzfaktor, in Candida albicans stimuliert. In diesem Zusammenhang wurde die Rolle der putativen Carboanhydrase Nce103 durch die Generation von knock - out Mutanten untersucht. Die Disruption von NCE103 in C. albicans f{\"u}hrt zu einem Kohlendioxid - abh{\"a}ngigen Ph{\"a}notyp, welcher Wachstum unter aeroben Bedingungen (ca. 0,033\% CO2) nicht zul{\"a}sst, jedoch unter Bedingungen mit einem erh{\"o}hten CO2 Gehalt von ca. 5\% erm{\"o}glicht. NCE103 ist also f{\"u}r das Wachstum von C. albicans in Wirtsnischen mit aeroben Bedingungen essentiell. Durch Untersuchungen zur Enzymkinetik mittels Stopped - flow wurde in dieser Arbeit gezeigt, dass Nce103 die Funktion einer Carboanhydrase erf{\"u}llt. Die biochemische Funktion dieser Carboanhydrase besteht in der Fixation von CO2 bzw. HCO3\&\#713; in der Zelle zur Unterhaltung der wesentlichen metabolischen Reaktionen. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass die Induktion hyphalen Wachstums durch CO2 in C. albicans nicht durch den Transport von CO2 mittels des Aquaporins Aqy1 beeinflusst wird. CO2 bzw. HCO3\&\#713; aktiviert in der Zelle direkt eine Adenylylcyclase (Cdc35), welche sich grundlegend von den bisher gut charakterisierten G-Protein gekoppelten Adenylylcylasen unterscheidet. Die Generation von cAMP beeinflusst in der Folge direkt die Transkription hyphenspezifischer Gene und nachfolgend die morphologische Transition vom Hefewachstum zum elongierten, hyphalen Wachstum. Dieser Mechanismus konnte sowohl in Candida albicans als auch in Cryptococcus neoformans nachgewiesen werden, was auf einen panfungal konservierten Signaltransduktionsmechanismus schliessen l{\"a}sst. Die Inhibition dieser spezifischen Kaskade er{\"o}ffnet neue Ans{\"a}tze zur Entwicklung spezifischer antimykotischer Wirkstoffe.},
  subject      = {Candida},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Stoll2008,
  author    = {Stoll, Regina},
  title     = {Einfluss der Phosphoenolpyruvat-Phosphotransferasesysteme auf die Aktivit{\"a}t des Virulenzgenregulators PrfA von Listeria monocytogenes},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-32072},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2008},
  abstract  = {Die PrfA-Aktivit{\"a}t im L. monocytogenes Stamm EGD sowie dessen prfA Deletionsmutante mit dem prfA- bzw. prfA*-Gen unter Kontrolle des prfA-Promotors auf dem High-Copy Plasmid pERL3 wurde nach Wachstum in BHI, LB (Luria-Bertani Medium) und definiertem MM untersucht. Die Medien waren versetzt mit 50 mM der PTS-Kohlenstoffquellen Glucose, Mannose oder Cellobiose oder mit der Nicht-PTS-Kohlenstoffquelle Glycerin. Mit dem Wildtyp EGD konnte in BHI und LB mit allen genannten Kohlenstoffquellen nur eine geringe PrfA-Aktivit{\"a}t beobachtet werden. In MM dagegen war die PrfA-Aktivit{\"a}t in Anwesenheit von Glycerin stark erh{\"o}ht und mit Cellobiose als einziger Kohlenstoffquelle stark reprimiert. Mit dem PrfA*-{\"u}berexprimierenden Stamm wurden unter allen Bedingungen hohe PrfA-Aktivit{\"a}t gefunden. EGD\&\#916;prfApPrfA zeigte dagegen trotz gleicher PrfA-Menge wie EGD\&\#916;prfApPrfA* nur in BHI eine hohe PrfA-Aktivit{\"a}t. Die Zugabe des Amberlites XAD4 in LB erh{\"o}ht die reduzierte PrfA-Aktivit{\"a}t in EGD\&\#916;prfApPrfA und in MM verst{\"a}rkt XAD4-Zugabe die PrfA-Aktivit{\"a}t des Wildtyps. Eine ptsH-Mutante ist in LB und MM unabh{\"a}ngig von der Zugabe einer der vier Kohlenstoffquellen nicht in der Lage zu wachsen (Stoll et al., 2008), was darauf hin deutet, dass die Aufnahme der verwendeten Kohlenstoffquelle und auch der Glycerinstoffwechsel von einem intakten PTS-Weg abh{\"a}ngig sind. In BHI stehen dagegen offensichtlich noch PTS-unabh{\"a}ngige Kohlenstoffquellen zur Verf{\"u}gung, da die ptsH-Mutante in BHI noch wachsen kann. Dies unterst{\"u}tzt auch die Beobachtung, dass die Generationszeiten von L. monocytogenes in LB und vor allem MM im Vergleich zu BHI wesentlich l{\"a}nger sind. Expressionsdaten der PTS-Gene wurden von allen drei St{\"a}mmen unter verschiedenen Wachstumsbedingungen erstellt. Die Daten deuten darauf hin, dass die PrfA-Aktivit{\"a}t mit der Expressionsst{\"a}rke und dem Phosphorylierungsstatus bestimmter PTS-Permeasen zusammenh{\"a}ngt. PTS-Permeasen bestehen immer aus mindestens drei Dom{\"a}nen, der Membran {\"u}berspannenden Zucker transportierenden Dom{\"a}ne EIIC (und EIID im Falle von Mannose spezifischen PTS) und den zwei im Zytosol l{\"o}slichen Komponenten EIIA und EIIB. EIIA wird direkt von HPr-His-P phosphoryliert, welches sein Phosphat von dem von PEP phosphorylierten EI empf{\"a}ngt. Das PTS spielt neben der Zuckeraufnahme eine Rolle in vielen regulatorischen Vorg{\"a}ngen in der Bakterienzelle, unter anderem in der Pathogenese (Barabote and Saier, 2005; Deutscher et al., 2006; Postma et al., 1993). Listerien codieren f{\"u}r alle sieben bekannten PTS-Familien, 86 Gene codieren f{\"u}r 29 komplette und einige unvollst{\"a}ndige PTS. Trotz der großen Anzahl an PTS-Genen besitzt L. monocytogenes kein vollst{\"a}ndiges PtsG, welches homolog zu E. coli oder B. subtilis ist, sondern nur ein EIIAGlc. Um die an der Glucoseaufnahme involvierten PTS-Permeasen zu identifizieren und einen m{\"o}glichen Zusammenhang zwischen diesen PTS-Permeasen und der PrfA-Aktivit{\"a}t zu untersuchen, wurden in dieser Arbeit systematisch PTS-Permeasen deletiert, welche f{\"u}r putative Beta-Glucosid-PTS (PTSGlc), Mannose-PTS (PTSMan) und Cellobiose-PTS (PTSLac) codieren. Diese Deletionsmutanten wurden bez{\"u}glich ihres Wachstumes in Gegenwart der entsprechenden PTS-Zucker und die PrfA-Aktivit{\"a}t untersucht. Deletionen von in L. monocytogenes EGD-e nur schwach exprimierten PTSGlc haben keinen Einfluss auf das Wachstum in MM mit 10 mM Glucose oder Cellobiose. Von den vier exprimierten PTSMan sind zumindest zwei eindeutig in der Lage, Glucose zu transportieren, und die Deletion dieser PTS-Permeasen, codiert von lmo0096-0098 und lmo0781-0784, erh{\"o}ht sehr deutlich die Expression des im Wildtyp wenig exprimierten Gens f{\"u}r die PTS-Permease PTSGlc(lmo0027). F{\"u}r den Cellobiose-Transport scheint von den sechs vollst{\"a}ndigen PTSLac-Permeasen vor allem PTSLac(lmo2683-2685) und nach Deletion dieses Operons, ebenfalls die PTSGlc(lmo0027)-Permease wichtig zu sein. Obwohl die multiple Deletion dieser f{\"u}r die Glucose/Mannose- bzw. Cellobiose-Aufnahme in L. monocytogenes wichtigen PTS-Permeasen das Wachstum in definiertem MM drastisch reduziert, haben diese Deletionen offensichtlich keine Auswirkung auf das intrazellul{\"a}re Wachstum, da die Infektionsrate so effizient ist wie die des Wildtyps. Auf PrfA hat die schrittweise Deletion der Glucose/Mannose-spezifischen PTS-Permeasen nach Wachstum in MM mit Glucose als einziger Kohlenstoffquelle eine aktivierende Wirkung, jedoch keine Auswirkung nach Wachstum in Cellobiose-haltigem MM. Umgekehrt verh{\"a}lt es sich mit den PTSLac-Deletionsmutanten. In vitro Transkriptionsstudien mit (teilweise phosphoryliert) aufgereinigten Lmo0096 (EIIABMan) und Lmo1017 (EIIAGlc) -Proteinen deuten auf eine direkte Interaktion zwischen PrfA und bestimmten EII-Proteinen hin. Dies konnte f{\"u}r Lmo0096 auch in Immunpr{\"a}zipitationsassays gezeigt werden. Eine {\"U}berexpression von Lmo0096 f{\"u}hrte zudem zu einer sehr deutlichen Reduktion der PrfA-Aktivit{\"a}t nach Wachstum in MM mit Glucose.},
  subject      = {Listeria monocytogenes},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Berg2008,
  author    = {Berg, Thorsten},
  title     = {Virulenzregulationskaskade und Chitobiose-Metabolismus in Vibrio cholerae},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-28293},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2008},
  abstract  = {Vibrio cholerae, der Erreger der gastrointestinalen Erkrankung Cholera, ist ein Gram- negatives, fakultativ anaerobes gekr{\"u}mmtes St{\"a}bchenbakterium und zugleich der wohl bekannteste Vertreter der Familie Vibrionaceae. Es persisitiert die meiste Zeit in aquatischen {\"O}kosystemen wie Fl{\"u}ssen, Seen oder Meeresk{\"u}sten, wo das Bakterium meist mit Crustaceen oder anderen Organismen mit Chitin-haltigen Oberfl{\"a}chen assoziiert vorliegt. {\"U}ber orale Aufnahme kontaminierter Lebensmittel oder von Wasser kann das Bakterium in den menschlichen Organismus gelangen und dort den oberen D{\"u}nndarmbereich kolonisieren, wo letztlich durch verschiedene Virulenzfaktoren, aber haupts{\"a}chlich durch das Cholera-Toxin, die Symptomatik der Cholera ausgel{\"o}st wird. V. cholerae ist somit sowohl in seiner nat{\"u}rlichen Umgebung, als auch im humanen Wirt h{\"o}chst unterschiedlichen Umweltbedingungen ausgesetzt. Diese alternierenden Umweltreize stellen verschiedene Anforderungen an die Expressions- und Regulationsf{\"a}higkeiten von Proteinbiosynthesen des Bakteriums dar. Die Notwendigkeit einer raschen Adaption setzt daher vielf{\"a}ltige und komplexe Genregulationsmechanismen voraus. Im ersten Teil der hier vorliegenden Arbeit sollte die Genregulation des chs-Operons untersucht werden. Als Grundlage dienten hierbei Hinweise, nach welchen dieses Operon als putatives PTS eine Rolle f{\"u}r den Metabolismus von dem Chitin-Derivat Chitobiose spielen k{\"o}nnte. Zudem sollte der Einfluss des aus Escherichia coli bekannten Repressors Mlc auf die Expression des Operons tiefer gehend untersucht werden. Im Rahmen dieser Arbeit war es gelungen, das als ChsR benannte Protein eindeutig als spezifischen LacI-{\"a}hnlichen Repressor f{\"u}r das chs-Operon zu best{\"a}tigen. Weiter konnte auch eine cAMP-abh{\"a}ngige Expressionsinduktion best{\"a}tigt werden, welche sich allerdings nur bei inaktiven ChsR durchsetzen kann. Als spezifischer Induktor f{\"u}r den Repressor ChsR konnte Chitobiose (GlcN)2 identifiziert werden, welches zwar bei dem in dieser Arbeit verwendeten O1-Stamm SP27459-S nicht als alleinige Kohlenstoffquelle dienen kann, aber unter induktiven Konzentrationen die Repressoreigenschaft von ChsR inhibiert. Zugleich konnte ChsC als f{\"u}r den Import des Induktors Chitobiose verantwortliches Protein identifiziert werden. Weiter nicht eindeutig zu kl{\"a}ren blieb der Einfluss von Mlc auf das chs-Operon. Zwar konnte der aktivierende Effekt von Mlc auf die chs-Expression durch Komplementation best{\"a}tigt werden, der genaue Mechanismus bleibt jedoch weiterhin unbekannt und bedarf weiterer Untersuchungen. Einzig der Einfluss von Mlc auf den Chitobiose-Import konnte ausgeschlossen werden. Im zweiten Teil dieser Arbeit sollte der weitaus komplexere Mechanismus der Virulenzgenregulation untersucht werden. Im Fokus stand hierbei der Hauptvirulenz-genregulator ToxR und dessen Abh{\"a}ngigkeit von der periplasmatischen Protease DegS. Anhand unterschiedlicher Experimente auf Promotoraktivit{\"a}ts-, mRNA- und Proteinebene konnte eine Abnahme der ToxR-Aktivit{\"a}t in der degS-Knockout Mutante beobachtet werden, was auf eine Aktivierung von ToxR durch DegS schließen l{\"a}sst. Weiter konnte eine Abh{\"a}ngigkeit der Aktivit{\"a}t von ToxR von der ebenfalls DegS-abh{\"a}ngigen RpoE-Signalkaskade ausgeschlossen werden. Auch konnte gezeigt werden, dass die Integrit{\"a}t von ToxR durch ToxS, nicht aber durch DegS bestimmt wird. Der exakte Mechanismus der DegS-induzierten ToxR-Aktivierung konnte im Rahmen dieser Arbeit nicht mehr ermittelt werden. Es wurden jedoch Hinweise darauf gewonnen, dass eine direkte ToxR-DegS-Interaktion im periplasmatischen Raum stattfinden k{\"o}nnte. Die in dieser Arbeit gewonnen Erkenntnisse hinsichtlich der ToxR-Regulation durch DegS bieten sowohl eine interessante neue Perspektive der Funktionsweise der periplasmatischen Protease DegS, als auch eine breite Grundlage f{\"u}r weitergehende Untersuchungen bez{\"u}glich der Aktivierung des wichtigsten Virulenzregulators ToxR in V. cholerae.},
  subject      = {Cholerae},
  language  = {de}
}