@phdthesis{Putze2009,
  author    = {Putze, Johannes},
  title     = {Studien zur Verbreitung und genetischen Struktur des Colibactin-Genclusters in Enterobacteriaceae},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-47259},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {Horizontaler Gentransfer zwischen Bakterien - sogar zwischen verschiedenen Spezies - ist ein wichtiger Mechanismus f{\"u}r den Austausch genetischer Information. Dies kann dem Rezipienten einen selektiven Vorteil verleihen, z. B. durch die schnelle Aneignung von Genclustern, die f{\"u}r Pathogenit{\"a}ts- oder Fitnessfaktoren kodieren. Die Variabilit{\"a}t bakterieller Genome durch Aneignung und Inkorporation genetischen Materials in das Genom tr{\"a}gt somit erheblich zur Evolution von Bakterien bei. Bakterielle Genome neigen allerdings dazu, nutzlose genetische Information zu verlieren und daher kann horizontal erworbener DNA h{\"a}ufig eine distinkte biologische Funktion zugeordnet werden. Das Colibactin-Gencluster, welches zuerst in Escherichia coli gefunden wurde, weist mehrere Charakteristika einer horizontal erworbenen genomischen Insel auf. Die Gr{\"o}ße dieser genomischen Insel betr{\"a}gt 54 kb und sie umfasst 20 offene Leseraster (ORFs), von denen acht f{\"u}r putative Polyketidsynthasen (PKS), nichtribosomale Peptidsynthasen (NRPS) und Hybride dieser kodieren. Colibactin {\"u}bt einen zytopathischen Effekt (CPE) auf eukaryotische Zellen in vitro aus. Nach Kokultivierung Colibactin-Gencluster-positiven Bakterien mit eukaryotischen Zellen kommt es zu DNA Doppelstrang Br{\"u}chen, Zellzyklus-Arrest in der G2-Phase, Megalozytose und schließlich zum Zelltod. Diese Effekte sind mit denen des Zyklomodulins „Cytolethal Distending Toxin" (CDT) vergleichbar, allerdings konnte die biologische Funktion des Colibactins in vivo bisher nicht aufgekl{\"a}rt werden. Das Colibactin-Gencluster wurde bisher nur in Escherichia coli St{\"a}mmen der phylogenetischen Gruppe B2 als individuelle genomische Insel, integriert im tRNA-asnW-Gen, vorgefunden. Im Rahmen dieser Arbeit konnte das Colibactin-Gencluster auch in E. coli der phylogenetischen Gruppe B1 und in Citrobacter koseri, Enterobacter aerogenes und Klebsiella pneumoniae subsp. pneumoniae nachgewiesen werden. In diesen Bakterienst{\"a}mmen ist das Colibactin-Gencluster Teil eines genetischen Elements, das {\"A}hnlichkeit zu integrativen und konjugativen Elementen (ICE) aus E. coli und K. pneumoniae aufweist. Im Gegensatz zur hochkonservierten Integrationsstelle des Colibactin-Genclusters in tRNA-asnW in E. coli der phylogenetischen Gruppe B2 konnte die Integrationsstelle dieses ICE in E. coli der Gruppe B1 in tRNA-asnU bestimmt werden. In Bakterienst{\"a}mmen der Spezies K. pneumoniae subsp. pneumoniae wurden vier verschiedene Integrationsstellen in f{\"u}nf analysierten St{\"a}mmen identifiziert. Neben der Studien zur Verbreitung und chromosomalen Integration des Colibactin-Genclusters wurden Kolonisierungsstudien im murinen streptomycinbehandelten Intestinaltrakt mit E. coli Stamm Nissle 1917 durchgef{\"u}hrt, um eine m{\"o}gliche Funktion des Colibactins im Darmtrakt n{\"a}her zu untersuchen. Weder in nicht-kompetitiven noch in kompetitiven Versuchsdurchf{\"u}hrungen konnte dabei ein Kolonisierungsvorteil durch Colibactin nachgewiesen werden. Die Ergebnisse dieser Arbeit haben gezeigt, dass das Colibactin-Gencluster in verschiedenen Spezies der Enterobacteriaceae vorhanden und funktional ist. Das Auftreten dieses sowohl als individuelle genomische Insel als auch als Teil eines ICE veranschaulicht die genetische Plastizit{\"a}t dieses Elements und die Bedeutung des horizontalen Transfers genetischen Materials. Die biologische Funktion des Colibactins in vivo bleibt weiterhin unklar und k{\"o}nnte sowohl die bakterielle Fitness als auch die Virulenz beeinflussen.},
  subject      = {Enterobacteriaceae},
  language  = {de}
}