@phdthesis{Halscheidt2007,
  author    = {Halscheidt, Anja},
  title     = {Das RpoS-Protein aus Vibrio cholerae : Funktionsanalyse und Charakterisierung der Proteolyse-Kaskade},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-27325},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2007},
  abstract  = {In der vorliegenden Arbeit wurde zun{\"a}chst die Konservierung bekannter RpoS-assoziierter Funktionen f{\"u}r das V. cholerae Homolog untersucht. Dabei ergab die ph{\"a}notypische Analyse der rpoS-Deletionsmutante, dass analog zu der Bedeutung als Regulator des Station{\"a}rphasen-Wachstums in E. coli, definierte Zelldichte-abh{\"a}ngige Eigenschaften in V. cholerae gleichermaßen der Kontrolle von RpoS unterliegen. In weiterf{\"u}hrenden Experimenten konnte daraufhin die Konservierung der entsprechenden Promotorstrukturen {\"u}ber die funktionelle Komplementierung rpoS-abh{\"a}ngiger Gene durch das jeweils speziesfremde Protein aufgedeckt werden. Dahingegen konnte die Bedeutung von RpoS bei der Auspr{\"a}gung der generellen Stress-Resistenz u. a. in E. coli f{\"u}r das V. cholerae Homolog {\"u}ber den gew{\"a}hlten experimentellen Ansatz nicht belegt werden. So wurden in Survival-Assays f{\"u}r keine der getesteten Stress-Bedingungen signifikante Unterschiede zwischen rpoS-Mutante und Wildtyp ermittelt. Die in E. coli gezeigte intrazellul{\"a}re Anreicherung des Sigmafaktors unter diversen Stress-Situationen konnte ebenfalls nicht nachgewiesen werden. Hinsichtlich der potentiellen Stellung von RpoS als globaler Regulator f{\"u}r Virulenz-assoziierte Gene, unterst{\"u}tzen und erg{\"a}nzen die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit die gegenw{\"a}rtige Theorie, wonach RpoS das Abl{\"o}sen der V. cholerae Zellen vom Darm-Epithel f{\"o}rdert. Die postulierte Bedeutung des alternativen Sigmafaktors in der letzten Phase der Pathogenese wurde {\"u}ber die RpoS-abh{\"a}ngige Sekretion der Mukin-degradierenden Protease HapA und die hier unabh{\"a}ngig nachgewiesene Transkriptionskontrolle von Chemotaxis-Genen best{\"a}tigt. In E. coli gilt als entscheidender Parameter f{\"u}r die dargelegten RpoS-Funktionen die intrazellul{\"a}re Konzentration des Masterregulators. Deshalb war ein weiteres zentrales Thema dieser Arbeit die Regulation des RpoS-Levels in V. cholerae. Neben der Identifizierung von Bedingungen, welche die RpoS-Expression beeinflussen, wurde vorrangig der Mechanismus der Proteolyse analysiert. Dabei wurden als RpoS-degradierende Komponenten in V. cholerae die Homologe des Proteolyse-Targetingfaktors RssB und des Protease-Komplexes ClpXP identifiziert. Die weitere Untersuchung der RpoS-Proteolyse ergab außerdem, dass bestimmte Stress-Signale den Abbau stark verz{\"o}gern. Interessanterweise resultierten die gleichen Signale jedoch nicht in der Akkumulation von RpoS. Als weiterer Unterschied zu der bekannten Proteolysekaskade in E. coli zeigte sich, dass das V. cholerae Homolog der RssB-aktivierenden Kinase ArcB (FexB) an der RpoS-Proteolyse nicht beteiligt ist. Indessen deuten die Ergebnisse weiterf{\"u}hrender Experimente auf den Einfluss der Kinasen CheA-1 und CheA-3 des V. cholerae Chemotaxis-Systems auf die RpoS-Degradation. Aus diesem Grund wurde in der vorliegenden Arbeit ein zu E. coli abweichendes Modell der RpoS-Proteolyse postuliert, in welchem die aktiven CheA-Kinasen den Targetingfaktor RssB phosphorylieren und somit den Abbau einleiten. Die Beteiligung von MCP-Rezeptoren an der Kontrolle der intrazellul{\"a}ren RpoS-Konzentration und damit an der Transkription der Chemotaxisgene selbst, beschreibt erstmalig ein Regulationssystem, wonach innerhalb der Chemotaxis-Kaskade die Rezeptoraktivit{\"a}t wahrscheinlich {\"u}ber einen positiven „Feedback-Loop" mit der eigenen Gen-Expression gekoppelt ist. Dar{\"u}ber hinaus deutete sich die Beteiligung der ATP-abh{\"a}ngigen Protease Lon an der RpoS-Proteolyse-Kaskade in V. cholerae an. Die Inaktivierung der in E. coli unter Hitzeschock-Bedingungen induzierten Protease resultierte in einem extrem beschleunigten RpoS-Abbau. Ein letztes Teilprojekt dieser Arbeit adressierte die Regulationsmechanismen der V. cholerae Osmostress-Adaptation. W{\"a}hrend in E. coli der alternative Sigmafaktor dabei eine zentrale Rolle spielt, konnte die Beteiligung des V. cholerae RpoS an der Osmostress-Regulation jedoch nicht aufgedeckt werden. Daf{\"u}r ergab die Funktionsanalyse eines neu definierten Osmostress-Sensors (OsmRK) die Kontrolle von ompU durch dieses Zwei-Komponentensystems unter hypertonen Bedingungen. Dieses Ergebnis {\"u}berraschte, da bislang nur der Virulenzfaktor ToxR als Regulator f{\"u}r das Außenmembranporin beschrieben wurde. Die nachgewiesene ompU-Transkriptionskontrolle durch zwei Regulatoren f{\"u}hrte zu der Hypothese eines unbekannten regulativen Netzwerkes, welchem mindestens 52 weitere Gene zugeordnet werden konnten. Insgesamt ist festzuhalten, dass die in dieser Arbeit durchgef{\"u}hrte molekulare Charakterisierung der RpoS-Proteolyse in V. cholerae Beweise f{\"u}r eine m{\"o}gliche Verbindung zwischen der Transkriptionskontrolle f{\"u}r Motilit{\"a}ts- und Chemotaxisgene mit der Chemotaxis-Reizwahrnehmung erbrachte. Eine derartige intermolekulare Verkn{\"u}pfung wurde bislang f{\"u}r keinen anderen Organismus beschrieben und stellt somit eine neue Variante der Signaltransduktion innerhalb der Virulenz-assoziierten Genregulation dar.},
  subject      = {V. cholerae},
  language  = {de}
}