@phdthesis{Fuchs2000,
  author    = {Fuchs, Sibylle Maria},
  title     = {Untersuchungen zur Regulation von Shiga-Toxin 2 und zur Attenuierung von enteroh{\"a}morrhagischen Escherichia coli},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-1303},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2000},
  abstract  = {Enteroh{\"a}morrhagische Escherichia coli (EHEC) geh{\"o}ren zu den wichtigsten der sich in j{\"u}ngster Zeit verbreitenden Pathogene und verursachen die verschiedensten Durchfallerkrankungen von unblutiger Diarrh{\"o} bis zu h{\"a}morrhagischer Kolitis, oftmals unter Auspr{\"a}gung von lebensbedrohlichen extraintestinalen Symptomen wie dem h{\"a}molytisch-ur{\"a}mischen Syndrom. Die wichtigsten Virulenzfaktoren dieser Pathogene sind Shiga-Toxine (Stx) und Faktoren, die an der Auspr{\"a}gung der sog. "attaching and effacing"-L{\"a}sionen auf Darmepithelzellen beteiligt sind. Vor allem Kinder und {\"a}ltere Menschen sind von den Infektionen, die h{\"a}ufig in Form von Ausbr{\"u}chen auftreten, betroffen. Die {\"U}bertragung erfolgt meist {\"u}ber f{\"a}kal kontaminierte Nahrungsmittel. Da die Behandlung von EHEC-Infektionen mit manchen Antibiotika die Entwicklung der extraintestinalen Symptome noch verst{\"a}rken kann, w{\"a}re die Impfung gef{\"a}hrdeter Personen der beste Weg f{\"u}r die Bek{\"a}mpfung dieser Erreger. Eine weitere M{\"o}glichkeit der Pr{\"a}vention w{\"a}re die Eradikation dieser Organismen in ihren asymptomatischen Wirten, {\"u}ber die EHEC in die menschliche Nahrungskette gelangen k{\"o}nnen. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war unter anderem die Etablierung der Grundlagen f{\"u}r einen Lebendvakzinstamm zur Pr{\"a}vention von EHEC-Infektionen. Zu diesem Zweck wurden unterschiedliche Strategien mit dem Ziel verfolgt, einen Stx2-produzierenden EHEC-Stamm zu attenuieren. Eine Attenuierungsstrategie f{\"u}r EHEC ist die direkte Ausschaltung von Virulenzfaktor-Strukturgenen wie den Toxingenen. Zu diesem Zweck wurde eine stx2-negative Mutante des EHEC-Stammes O157:H7 86-24 durch eine Deletion im Zentrum des stx2-Genclusters konstruiert, was zur Fusion der 154 N-terminalen Aminos{\"a}uren von StxA2 mit den 62 C-terminalen Aminos{\"a}uren von StxB2 f{\"u}hrte. Die Charakterisierung der Mutante zeigte, daß der Toxin-konvertierende Bakteriophage noch intakt war. Das Fusionsprotein hatte seine zytotoxische Aktivit{\"a}t zwar vollst{\"a}ndig verloren, konnte jedoch durch Stx2-spezifisches Schweineantiserum detektiert werden. Daraus wurde geschlossen, daß das mutierte Protein einen Teil seiner antigenen Strukturen behalten hatte und daß es potentiell f{\"u}r die Impfung gegen Stx2-spezifische Sch{\"a}digungen verwendet werden k{\"o}nnte. Eine weitere Strategie mit dem Ziel der Attenuierung von EHEC-St{\"a}mmen war die Deletion von Genen, die in die Regulation von Virulenzfaktoren involviert sind. Auf diese Weise sollte die Expression von Pathogenit{\"a}tsfaktoren verhindert werden. Als erstes wurde versucht, einen postulierten bakteriophagenkodierten toxinspezifischen Regulator zu identifizieren und zu charaktierisieren, der die F{\"a}higkeit besaß, die Expression eines stx2-spezifischen Reportergens nach der Induktion des Phagen zu steigern. Eine Transposonmutagenese des Stx2-konvertierenden Phagen 933W ergab verschiedene Phagenmutanten mit ver{\"a}nderter Expression des Reportergens nach Induktion des Phagen. Die Expressionsver{\"a}nderung korrelierte nur bedingt mit der Ver{\"a}nderung der Produktion von Toxin oder Phagenpartikeln. Das Transposon der am st{\"a}rksten in ihrer Reportergenexpression reduzierten Mutante war im ORF L0065 inseriert, der unmittelbar "upstream" von den Phagengenen int/xis lokalisiert ist. Der klonierte wildtypische ORF war nicht in der Lage, die Transposonmutante in trans zu komplementieren. Daraus wurde geschlossen, daß der Ph{\"a}notyp der Mutante durch einen polaren Effekt des Transposons auf int/xis bedingt sein k{\"o}nnte, da eine reduzierte Phagengenomexcision eine Verminderung der Phageninduktion verursachen w{\"u}rde, was sich entsprechend auf die Reportergenexpression auswirken k{\"o}nnte. Neely et al. (1998) identifizierten den Phagen-Antiterminator Q als einen m{\"o}glichen Kandidaten f{\"u}r den postulierten phagenkodierten stx2-Regulator. Eine Deletion dieses zentralen Phagenregulators k{\"o}nnte durch die St{\"o}rung der regul{\"a}ren Phagenfunktionen zur Attenuierung von EHEC beitragen. Als zweites wurde in einem Projekt von Dr. I. M{\"u}hldorfer anhand von recA-negativen Mutanten der EHEC-St{\"a}mme O157:H7 86-24 und EDL933 in verschiedenen M{\"a}usemodellen demonstriert, daß die Deletion von recA einen massiven Virulenzverlust und damit eine Attenuierung der St{\"a}mme zur Folge hatte. Die dadurch bedingte drastische Reduktion der Toxinproduktion konnte indirekt auf das Fehlen von recA zur{\"u}ckgef{\"u}hrt werden. Im Gegensatz dazu ver{\"a}nderte die Deletion von recA im UPEC-Stamm O6:K15:H31 536 die Virulenz dieses Stammes nicht. Im Rahmen dieser Arbeit erfolgte die Auswertung der Ergebnisse der Virulenztests. Die Deletion von recA ist außerdem eine wichtige Sicherheitsmaßnahme f{\"u}r eine Pr{\"a}vention der Integration von Fremd-DNA in Lebendvakzine und damit f{\"u}r die Verhinderung der Reversion dieser St{\"a}mme zur Pathogenit{\"a}t. Als drittes wurden die Auswirkungen der Deletion des Gens leuX, das f{\"u}r die seltenere Leucin-spezifische tRNA5Leu kodiert, auf die Expression von EHEC-Virulenzfaktoren anhand einer leuX-Deletionsmutante des EHEC-Stammes O157:H7 86-24 untersucht. Die Deletion dieser tRNA im UPEC-Stamm 536 f{\"u}hrt wegen der dadurch reduzierten Expression verschiedener Virulenzfaktoren zu einer Attenuierung des Stammes. Es wurde gezeigt, daß wie in UPEC auch in EHEC die Produktion von Flagellen und Enterobaktin beeintr{\"a}chtigt war. Zus{\"a}tzlich war die H{\"a}minverwertung reduziert. Außerdem verminderte die Deletion von leuX die Expression nicht-identifizierter Proteine der {\"a}ußeren und inneren Membran sowie eines mit Typ 1-Fimbrien-spezifischem Serum kreuzreaktiven Antigens. Im Gegensatz dazu wurden die Stx2-Produktion sowie die in vivo-Virulenz des Stammes in M{\"a}usen nicht beeinflußt. Die Enteroh{\"a}molyse sowie die Expression von Intimin waren verst{\"a}rkt. Die Expression der typischen EHEC-Virulenzfaktoren war demnach in der leuX-Mutante nicht reduziert. Der Einfluß von leuX auf die Expression dieser Faktoren war offensichtlich nicht auf eine Translationsreduktion durch die fehlende Bereitstellung der tRNA beschr{\"a}nkt, sondern scheint weitere Mechanismen zu involvieren. Eine wirkliche Attenuierung von EHEC kann durch die Deletion von leuX wahrscheinlich nicht erzielt werden.},
  subject      = {EHEC},
  language  = {de}
}