@phdthesis{Streker2005,
  author    = {Streker, Karin},
  title     = {Charakterisierung neuer Zielstrukturen f{\"u}r die Antibiotikatherapie gegen Staphylococcus aureus und Entwicklung eines konditionalen In-vivo-Expressionssystems},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-12747},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2005},
  abstract  = {Bislang inhibieren antibakterielle Substanzen in erster Linie die Zellwandsynthese, den DNA- und RNA-Stoffwechsel sowie die Proteinsynthese. In dieser Arbeit wurde ein erster Versuch unternommen, neue Zielstrukturen f{\"u}r die Antibiotika-Therapie in S. aureus zu finden. Insgesamt wurden 10 Gene untersucht, die Funktion von 7 dieser Gene war in S. aureus unbekannt. Zun{\"a}chst sollte herausgefunden werden, ob diese 10 Zielgene: topB, polA, nusG, SA1857, SA1444, SA1063, SA0453, SA0241, SA0245, SA0367, f{\"u}r S. aureus essentiell sind. Es wurde versucht, jedes dieser Gene in S. aureus zu deletieren. Außer den Genen SA1444, SA0245 und nusG konnten alle Zielgene deletiert werden und waren daher f{\"u}r S. aureus nicht essentiell. Die Deletionsmutanten \&\#916;topB, \&\#916;polA, \&\#916;SA1857, \&\#916;SA1063, \&\#916;SA0453, \&\#916;SA0241, \&\#916;SA0367 wurden außerdem in einem Sepsismodell in M{\"a}usen untersucht und waren nicht attenuiert. Gene, die weder in vitro noch in vivo essentiell sind, sind nur von geringem Interesse f{\"u}r die Entwicklung neuer Antibiotika. Zur Untersuchung essentieller Gene in S. aureus wurden vier verschiedene konditionale Expressionssystem untersucht. Bei drei dieser Systeme wurde der wildtypische Promotor gegen einen regulierbaren Promotor ausgetauscht. Bei einem weiteren System handelte es sich um einen Antisense-RNA-Ansatz. Zur {\"U}berpr{\"u}fung der konditionalen Expressionssysteme („proof-of-principle") wurden die bekannten essentiellen Gene ligA und dnaE in S. aureus mutiert. Eines dieser konditionalen Expressionssysteme, das pLL30/Pspac/pMJ8426-System, konnte erfolgreich in S. aureus angewandt werden. Die konditionale Expression von ligA und von SA0245 wurde mit diesem System erzielt. Der Temperatur-sensitive Shuttle-Vektor pLL30 dieses konditionalen Expressionssystems enth{\"a}lt eine Insertionskassette, die das Antibiotikaresistenzgen cat (Chloramphenicol-Acetyltransferase) sowie den regulierbaren Promotor Pspac enth{\"a}lt. Ein wesentliches Merkmal des pLL30/Pspac/pMJ8426-Systems ist die stabile Integration des Resistenzmarkers cat und des Pspac-Promotors durch ein doppeltes Crossover Ereignis vor dem Zielgen. Der Temperatur-sensitive Shuttle-Vektor pLL30 kann anschließend durch mehrfaches Subkultivieren der Bakterien bei nicht permissiver Temperatur eliminiert werden. Der Repressor LacI wird auf einem Extra-Plasmid pMJ8426 kodiert und wird nach erfolgter Integration des Pspac-Promotors vor dem Zielgen in die Bakterien transformiert. Mehrere Kopien des Repressorplasmids erm{\"o}glichen eine gute Repression an Pspac. Durch die Zugabe des Induktors IPTG kann der Repressor LacI inaktiviert und die Gen-Expression induziert werden. Insbesondere konnte dieses konditionale Expressionssystem erfolgreich im Tiermodell angewandt werden. Ein weiterer Schwerpunkt dieser Arbeit bildete die genetische und funktionelle Charakterisierung von SA0367. Durch biochemische Untersuchungen wurde gezeigt, dass dieses Gen f{\"u}r eine FMN-enthaltende Oxidoreduktase codiert. Auf Grundlage der in dieser Arbeit gewonnenen Erkenntnisse zur Funktion des Proteins wurde das Gen SA0367, in Analogie zum orthologen Gen nfrA aus B. subtilis, in nfrA umbenannt. Die Oxidoreduktase NfrA oxidiert NADPH in Gegenwart von FMN. In Gegenwart von NADPH und FMN zeigt das Enzym NfrA außerdem Nitroreduktase- und eine leichte Disulfidreduktase-Aktivit{\"a}t. Induktionsexperimente im Wildtyp zeigten, dass nfrA durch oxidativen Stress, verursacht von Diamide oder Nitrofurantoin, und durch Ethanol induziert wird. Ethanol und oxidativer Stress f{\"u}hrt zu Denaturierung von Proteinen. NfrA k{\"o}nnte an der Reparatur gesch{\"a}digter Proteine beteiligt sein. Die Induktion von nfrA in S. aureus erfolgt unabh{\"a}ngig vom alternativen Sigmafaktor SigB. Durch Primer Extension-Experimente wurde eine putative PerR-Box vor dem nfrA-Gen identifiziert. Diese k{\"o}nnte f{\"u}r die Regulation von nfrA wichtig sein. Außerdem wird nfrA w{\"a}hrend des gesamten Wachstumszyklus von einem SigAabh{\"a}ngigen Promotor exprimiert. Die Deletionsmutante \&\#916;nfrA zeigt nur in Gegenwart hoher Ethanolkonzentrationen von 6,5 \% einen leichten Wachstumsnachteil im Vergleich zum Wildtyp. Außerdem weist die \&\#916;nfrA-Mutante eine h{\"o}here Resistenz gegen{\"u}ber Nitrofurantoin auf. In weiteren Untersuchungen wurde begonnen die Funktion der Ser/Thr-Kinase SA1063 durch Microarray-Experimente aufzukl{\"a}ren. Hierbei wurde deutlich, dass dieses Gen eine regulatorische Rolle bei der Zellwandsynthese in S. aureus spielen k{\"o}nnte.},
  subject      = {Staphylococcus aureus},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Michel2005,
  author    = {Michel, Antje},
  title     = {Molekularbiologische Untersuchungen zur Eignung Virulenz-relevanter Faktoren als Zielstrukturen f{\"u}r die Entwicklung neuer Antibiotika gegen Staphylococcus aureus},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-15128},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2005},
  abstract  = {Staphylococcus aureus ist ein bedeutender opportunistischer Krankheitserreger, der eine Vielzahl von Infektionen in Menschen und Tieren hervorrufen kann. Das Krankheitsbild reicht von leichten Hautinfektionen bis hin zu lebensbedrohlichen Infektionen wie Endokarditis, Sepsis oder Pneumonien. S. aureus ist ein Haupterreger nosokomialer Infektionen. Besonders die Antibiotikaresistenzentwicklung von S. aureus-St{\"a}mmen ist problematisch. Als wirksame Antibiotika k{\"o}nnen zur Zeit oft nur noch Vancomycin, Synercid oder Linezolid zur Therapie eingesetzt werden. Die alarmierende Resistenzentwicklung in S. aureus verdeutlicht, dass die Entwicklung neuer Antibiotika und die Identifizierung neuer bakterieller Angriffsstrukturen dringend erforderlich ist. G{\"a}ngige antiinfektive Therapeutika sind gegen die bakterielle Zellwandsynthese, den DNA- und RNA-Stoffwechsel oder die Proteinbiosynthese gerichtet. In dieser Arbeit sollten Virulenz-relevante Zielstrukturen f{\"u}r die Entwicklung neuer Antibiotika untersucht werden. Insgesamt wurden sieben Gene analysiert, von denen vier zu Anfang dieser Arbeit in S. aureus noch nicht charakterisiert waren. Die Zielgene (clpP, purH, ssrA und smpB) in S. aureus sollten deletiert werden, um ihre {\"U}berlebensnotwendigkeit in vitro- und in vivo zu {\"u}berpr{\"u}fen. Eine Deletion gelang bei den Genen clpP und purH, die somit als nicht essenziell in S. aureus zu betrachten sind. Die bereits zuvor als nicht-essenziell charakterisierten Gene arlR, arlS und putP wurden deletiert und die Mutanten dclpP, darlR, darlS, dpurH und dputP wurden ph{\"a}notypisch in Hinsicht auf ihren Einfluss auf die Pathogenit{\"a}t in S. aureus analysiert. Die differenzielle Genexpression der Mutanten dclpP und darlR wurde mit Hilfe von Microarray-Hybridisierungsexperimenten untersucht. Die \&\#8710;clpP-Mutante zeigte einen starken Wachstumsdefekt bei verschiedenen Temperaturen (30, 37, 42°C) und war nicht mehr in der Lage bei 20°C zu wachsen. Ebenso war das Wachstum unter anaeroben Bedingungen stark beeintr{\"a}chtigt. Der Stamm dclpP wies eine verringerte h{\"a}molytische Aktivit{\"a}t sowie eine verminderte Adh{\"a}renz an Polystyren auf. Außerdem konnte eine stark erh{\"o}hte autolytische Aktivit{\"a}t in einem Triton X-100-Assay beobachtet werden. In einem Invasions-Zellkulturassay mit 293T-Epithelzellen konnte eine ~10-fach erh{\"o}hte Invasivit{\"a}t im Vergleich zu dem isogenen Wildtyp festgestellt werden. Die Komplementierung der \&\#8710;clpP-Mutante durch Einf{\"u}hrung eines clpP-Expressionsvektors f{\"u}hrte nahezu bei allen getesteten Bedingungen zur Wiederherstellung des wildtypischen Ph{\"a}notyps. Die Transkriptomanalyse der dclpP-Mutante ergab eine deutliche Ver{\"a}nderung in der Genexpression (15 \% aller Gene). Eine computerunterst{\"u}tzte Analyse der Upstreambereiche der deregulierten Gene f{\"u}hrte zu der Identifizierung verschiedener Regulons, die bei der bakteriellen Antwort auf verschiedene Stressbedingungen eine Rolle spielen. Die clpP-Deletion betrifft besonders Regulatoren, deren Aktivit{\"a}t in Abh{\"a}ngigkeit zu ver{\"a}nderten Redox-Bedingungen reguliert wird, wie z. B. verschiedenen Stressbedingungen und Anaerobiose. Die Konstruktion der darlR- und darlS-Mutanten f{\"u}hrte zu einer gesteigerten h{\"a}molytischen Aktivit{\"a}t, einer erh{\"o}hten Adh{\"a}renz an Polystyren sowie einer erh{\"o}hten autolytischen Aktivit{\"a}t in Triton X-100-Assays. Die Internalisierungsrate durch 293T-Epithelzellen war vermindert. Die darlR-Mutante wurde in einem Katheter-assoziierten Infektionsmodell in Ratten eingesetzt. Die kompetitive Infektion mit Mutante und Wildtyp ergab einen deutlichen Nachteil bei der Etablierung einer Infektion durch die Mutante. Die Transkriptomanalyse der 8325darlR-Mutante in der exponenziellen und in der station{\"a}ren Phase unterstreicht den großen Einfluss des ArlRS-Zwei-Komponenten-Systems auf die Regulation der Genexpression in S. aureus. In der exponenziellen Phase wurden insgesamt 5 \% und in der station{\"a}ren Phase 15 \% der Gene differenziell exprimiert. dpurH- und dputP-Mutanten wiesen in vitro keine Ver{\"a}nderungen im Wachstums-verhalten, der Biofilmbildung oder h{\"a}molytischen Aktivit{\"a}t auf. In einem Infektionsmodell in Ratten f{\"u}hrte die Deletion von purH in dem S. aureus-Stamm MA12 zu einer signifikanten Verminderung der Virulenz. Die Herstellung von smpB- und ssrA-Deletionsmutanten verlief ohne Erfolg. Es wurde versucht, einen direkten Nachweis f{\"u}r den essenziellen Charakter dieser Gene durch den Einsatz konditional letaler Expressionssysteme zu erbringen. Weder der Austausch des wildtypischen durch einen regulierbaren Promotor noch eine Antisense-RNA-Strategie war f{\"u}r eine eindeutige Kl{\"a}rung dieser Frage ausreichend. Es konnte durch diese Arbeit jedoch gezeigt werden, dass die Antisense-RNA-Strategie eine Beeintr{\"a}chtigung des Wachstums von S. aureus bewirkt.},
  subject      = {Staphylococcus aureus},
  language  = {de}
}