@phdthesis{Cho2001,
  author    = {Cho, Seung-Hak},
  title     = {Epidemiologische und molekulare Untersuchungen zur Biofilmbildung in Staphylococcus epidermidis und Staphylococcus aureus},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-1181296},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2001},
  abstract  = {Staphylococcus aureus und Staphylococcus epidermidis geh{\"o}ren zu den h{\"a}ufigsten Erregern nosokomialer Infektionen bei immunsupprimierten Patienten. Gleichzeitig bilden diese Bakterien einen wesentlichen Teil der gesunden Hautflora des Menschen. Bisher ist wenig dar{\"u}ber bekannt, ob es Unterschiede in der genetischen Ausstattung zwischen klinischen und kommensalen Isolaten gibt und welche Faktoren zur Etablierung von Staphylokokken im Hospitalmilieu beitragen. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit zeigen, daß die F{\"a}higkeit zur Biofilmbildung offensichtlich ein wesentliches Merkmal pathogener Staphylokokken ist. Die Expression dieses Virulenzfaktors ist dabei hochvariabel und h{\"a}ngt von der genetischen Ausstattung der St{\"a}mme mit dem f{\"u}r die Biofilmbildung verantwortlichen ica-Operon, bestimmten Umweltfaktoren und dem Einfluß von Insertionssequenzen ab. In einer epidemiologische Untersuchung wurde gezeigt, daß in S. epidermidis das ica-Operon h{\"a}ufiger in klinischen als in kommensalen St{\"a}mmen vorkommt. Der {\"u}berwiegende Teil dieser ica-positiven St{\"a}mme bildete ph{\"a}notypisch einen Biofilm aus. Im Unterschied dazu enthielten alle untersuchten S. aureus-St{\"a}mme, unabh{\"a}ngig von ihrer Herkunft, das vollst{\"a}ndige ica-Gencluster, wobei jedoch keiner dieser St{\"a}mme unter Laborbedingungen einen Biofilm bildete. Durch subinhibitorischen Konzentrationen bestimmter Antibiotika bzw. durch Osmostress ließ sich die Biofilmbildung in 30 Prozent der S. aureus-St{\"a}mme induzieren. Ebenso konnte in ica-positiven S. epidermidis-St{\"a}mmen die Biofilmbildung dirch diese Umweltfaktoren stimuliert werden. Die Studie ergab auch, daß es einen Zusammenhang zwischen der Biofilmbildung, der Antibiotikaresistenz und dem Vorkommen der Insertionssequenz IS256 gibt. So war IS256 signifikant h{\"a}ufig in klinischen S. epidermidis und S. aureus-St{\"a}mmen nachweisbar, w{\"a}hrend es keinen Unterschied im Auftreten von IS257 zwischen klinischen und saprophyt{\"a}ren Isolaten gab. Die IS256-positiven S. epidermidis-St{\"a}mme wiesen {\"u}berdurchschnittlich oft das ica-Operon auf und waren gegen mindestens zwei Antibiotika gleichzeitig resistent. Weiterhin konnte gezeigt werden, daß IS256 an der Phasenvariation der Biofilmbildung in vivo beteiligt ist. Bei einem klinischen S. epidermidis-Stamm, der von einem Patienten mit einer Katheter-assoziierten Harnwegsinfektion isoliert wurde, wurde die Insertion des Elementes im icaC-Gen nachgewiesen, was in einem Biofilm-negativen Ph{\"a}notyp resultierte. Subkultivierung der Insertionsmutante f{\"u}hrte nach wenigen Passagen zur Ausbildung eines Biofilms. Die Nukleotidsequenzierung ergab die vollst{\"a}ndige Exzision von IS256 aus dem icaC-Gen einschließlich der duplizierten Zielsequenz von sieben Basenpaaren. Diese Daten stimmen vollst{\"a}ndig mit den zuvor in einer in-vitro-Studie erhaltenenen Ergebnissen {\"u}berein und sie zeigen, daß IS256 die Expression des ica-Operons offensichtlich auch in vivo w{\"a}hrend einer Infektion beeinflußt. Bei S. aureus konnte in dieser Arbeit ebenfalls eine Phasenvariation der Biofilmexpression nachgewiesen werden. Durch Mehrfachpassagen wurden aus ehemals Biofilm-negativen Einzelkolonien mehrere Biofilmproduzenten gewonnen, die auch wieder zum Biofilm-negativen Ph{\"a}notyp revertieren konnten. Die DNA-Analyse mittels Pulsfeldgelelektrophorese zeigte, daß es in den varianten St{\"a}mmen zu gr{\"o}ßeren DNA-Rearrangements gekommen war, die neben der variablen Biofilmbildung auch mit Unterschieden in der Expression des alternativen Transkriptionsfaktors SigmaB einhergingen. Die Nukleotidsequenzierung des sigB-Systems ergab in den Varianten mehrere Punktmutationen in den SigB-Regulatorgenen rsbU und rsbW. Dies legt nahe, daß der SigB-Genlokus einer starken genetischen Variabilit{\"a}t unterliegt, die wiederum pleiotrope Effekte auf die Genexpression in S. aureus aus{\"u}bt. Durch Northern-Blot-Analysen konnte allerdings gezeigt werden, daß die Biofilmbildung in den S. aureus-Varianten nicht mit der ver{\"a}nderten SigB-Expression in Zusammenhang steht.},
  subject      = {Staphylococcus aureus},
  language  = {de}
}
@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}
}
@phdthesis{Agerer2005,
  author    = {Agerer, Franziska},
  title     = {Integrin-vermittelte Invasion von Staphylococcus aureus in S{\"a}ugerzellen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-14557},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2005},
  abstract  = {Der Gram-positive Erreger Staphylococcus aureus ist ein Bestandteil der normalen Haut und Schleimhautflora des Menschen, kann aber auch ein weites Spektrum von Krankheitsbildern hervorrufen. Ein besonderes Charakteristikum dieses Pathogens besteht in der Expression von Oberfl{\"a}chenstrukturen, welche eine hohe Affinit{\"a}t f{\"u}r Proteine der extrazellul{\"a}ren Matrix (ECM) von eukaryontischen Organismen aufweisen und die kollektiv als MSCRAMM (microbial surface components recognizing adhesive matrix molecules) bezeichnet werden. Das auf der Bakterienoberfl{\"a}che gebundene Fn kann in der Folge als eine Art molekulare Br{\"u}cke zwischen FnBP exprimierenden S. aureus und dem Fn-Rezeptor auf der Wirtszellseite, dem Integrin 51, dienen. Neben der Anheftung an das Wirtsgewebe kann die indirekte Assoziation mit Integrin 51 die Aufnahme der Bakterien durch die eukaryontische Zelle ausl{\"o}sen. Wie die bakterielle Adh{\"a}sion an Integrin 51 und die Aggregation der Integrine durch die mit Fn-beschichteten Bakterien in ein Signal zur Aufnahme der Pathogene durch die Zelle umgesetzt wird, ist nicht vollst{\"a}ndig gekl{\"a}rt und sollte im Rahmen dieser Arbeit untersucht werden. Zu diesem Zweck wurde ein neues und effektives Protokoll zur fluoreszenzmikroskopischen Differenzierung von extra- und intrazellul{\"a}ren Bakterien entwickelt. Diese Methode besitzt den Vorteil, von Bakterien-spezifischen Antik{\"o}rpern unabh{\"a}ngig zu sein. Dadurch bietet sich die M{\"o}glichkeit, Bakterien, gegen die es noch keine spezifischen Antiseren gibt, dennoch auf ihre zellul{\"a}re Lokalisation und Invasivit{\"a}t mittels mikrobiologischer Methoden untersuchen zu k{\"o}nnen. Im Hinblick auf die n{\"a}here Untersuchung der Signaltransduktion bei der Invasion von S. aureus war die kritische Rolle von Tyrosinkinasen f{\"u}r die Integrin-vermittelte Invasion ein erster wichtiger Hinweis. Diese Befunde f{\"u}hrten zu weiteren spezifischeren Untersuchungen, wobei eine wichtige Rolle f{\"u}r Kinasen der Src Familie gezeigt werden konnte. Ein weiterer Hinweis auf die Bedeutung der Src-Kinasen f{\"u}r die Internalisierung von S. aureus war ein dramatischer R{\"u}ckgang der Aufnahmerate in Src/Yes/Fyn-defizienten Maus-Fibroblasten, verglichen mit Src-rekonstituierten Zellen. Auf biochemischer Ebene konnte eine deutliche Aktivierung der Src-Kinase nach einer Infektion mit S. aureus, nicht aber nach Infektion mit dem nicht-pathogenen S. carnosus festgestellt werden. Integrin-reiche fokale Kontakte (FK) sind angereichert mit Proteinen wie Talin, Vinculin, Paxillin, Tensin, -Actinin oder Zyxin sowie Signalenzymen wie der Fokalen Adh{\"a}sions Kinase (FAK) oder Kinasen der Src Familie. Die Protein Tyrosin Kinase (PTK) FAK ist nach Integrinstimulierung eines der Schl{\"u}sselenzyme in FK. Dies war der Anlass nach der Bedeutung von FAK f{\"u}r die Integrin-vermittelte Internalisierung von S. aureus zu fragen. Ebenfalls ein wichtiger Hinweis waren die starken Rekrutierungen von Markerproteinen von fokalen Komplexen zum Ort von zellgebunden S. aureus nicht aber von S. carnosus. Daraufhin wurde mittels dominant-negativer FAK-Mutanten und FAKdefizienter Mausfibroblasten der Einfluss von FAK f{\"u}r die Internalisierung von S. aureus untersucht. Bei beiden Versuchsans{\"a}tzen konnte ein starker R{\"u}ckgang der Aufnahme beobachtet werden. Zusammengefasst best{\"a}tigten diese Ergebnisse die essentielle Rolle von FAK f{\"u}r die Integrin vermittelte Aufnahme der pathogenen S. aureus. Bei der Reorganisation des Aktin-Zytoskeletts spielen eine Reihe von Proteinen eine wichtige Rolle, darunter auch Cortactin. Cortactin ist ein bekanntes Substrat der Src-Kinasen und es lag nahe, nach einer funktionellen Verbindung von Src, FAK und Cortactin zu suchen. Dominant-negative Cortactin-Mutanten, die keine Assoziation mit dem Arp2/3 Komplex oder mit Dynamin aufweisen, oder welche die von Src-vermittelte Phosphorylierung am C-Terminus verhindern, blockierten die Aufnahme von S. aureus. Mikroskopisch konnte eine starke Rekrutierung von Cortactin zu zellgebundenen S. aureus beobachtet werden, jedoch wurde die Rekrutierung nicht von FAK beeinflusst. Die Phosphorylierung von Cortactin aufgrund S. aureus-Infektion war allerdings FAK- und Src-abh{\"a}ngig. Diese Ergebnisse legen nahe, dass ine bisher unbeschriebene FAK/Src Cortactin Signalachse f{\"u}r die Regulation der Integrin-Internalisierung verantwortlich ist. Die detaillierten Untersuchungen der rezeptorvermittelten Aufnahme und der dabei induzierten Signaltransduktion in Wirtszellen gaben neue Erkenntnisse {\"u}ber die Pathogenit{\"a}tsstrategien von S. aureus. Dar{\"u}ber hinaus erm{\"o}glichen diese Arbeiten neue Einblicke in die molekularen Vorg{\"a}nge, welche die Internalisierung von Integrinen steuern.},
  subject      = {Staphylococcus aureus},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Donat2009,
  author    = {Donat, Stefanie},
  title     = {Molekulare und funktionelle Charakterisierung der Serin/Threonin-Proteinkinase PknB und -Phosphatase Stp in Staphylococcus aureus},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-41893},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {Um {\"A}nderungen in seiner Umwelt wahrnehmen zu k{\"o}nnen, ben{\"o}tigt S. aureus unterschiedliche Signaltransduktionssysteme. In dieser Arbeit wurde erstmals die Eukaryoten-{\"a}hnliche Serin/Threonin-Proteinkinase (STPK) PknB umfassend charakterisiert. Die posttranslationale Proteinmodifikation mittels Phosphorylierung spielt sowohl in Eukaryoten als auch in Prokaryoten eine wichtige Rolle. Man glaubte lange, dass die Phosphorylierung von Serin-, Threonin- und Tyrosinresten ein nur auf Eukaryoten beschr{\"a}nkter Regulationsmechanismus ist. Dagegen wurde die Phosphorylierung an Histidin- und Aspartatresten durch die Zweikomponenten-Systeme allein den Prokaryoten zugeordnet. Die Genomanalysen der letzten Jahre identifizierten jedoch STPKs und Serin/Threonin-Proteinphosphatasen (STPP) in nahezu allen prokaryotischen Genomen. Auch S. aureus codiert f{\"u}r eine STPK, die eine hohe Homologie zu den beschriebenen STPKs aufweist. In dieser Arbeit wurden mittels Microarray-Analyse einer \&\#916;pknB-Mutante im Stamm 8325 erste Hinweise zur Funktion von PknB als Regulator der Zellwandsynthese sowie zentraler Stoffwechselwege gewonnen. Es wurden mittels Phosphopreoteom-Analysen in vivo-Substrate identifiziert und weiterhin die Kinase biochemisch charakterisiert.},
  subject      = {Staphylococcus aureus},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Schaefer2009,
  author    = {Sch{\"a}fer, Daniel},
  title     = {Eine Punktmutation in saeS ist verantwortlich f{\"u}r die ver{\"a}nderte Stressantwort von Staphylococcus aureus Newman gegen{\"u}ber Desinfektionsmitteln},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-42875},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {Staphylococcus aureus reagiert auf ver{\"a}nderte Umweltbedingungen wie Hitze, pH und Chemikalien mit Hilfe globaler Regulatoren wie dem Sae (S. aureus exoprotein expression) Zweikomponenten-System. Subinhibitorische Konzentrationen einiger Antibiotika k{\"o}nnen die Expression von Virulenzfaktoren erh{\"o}hen. In dieser Arbeit wurde die Stressantwort von S. aureus auf subletale Konzentrationen des gel{\"a}ufigen Desinfektionsmittels Perform® untersucht. Dazu wurden biochemische Methoden wie SDS-PAGE und Massen-Spektrometrie sowie molekularbiologische Methoden wie qRT-PCR und Promotoraktivit{\"a}ts-Assays eingesetzt. Davon abh{\"a}ngige, funktionelle Ver{\"a}nderungen wurden in durchfluss-zytometrischen Invasions-Assays analysiert. Perform wirkt durch die Bildung von reaktiven Sauerstoff-Spezies (ROS). Das Wachstum von S. aureus in Medien mit subletalen Konzentrationen von Perform verringerte in den St{\"a}mmen 6850, COL und ISP479C die Expression mehrerer Proteine, wohingegen im Stamm Newman eine gesteigerte Expression mehrerer Proteine festgestellt werden konnte. In der Literatur werden diese vermehrt exprimierten Proteine als sae-abh{\"a}ngig beschrieben. Der Effekt von Perform konnte durch das im Desinfektionsmittel enthaltene Detergenz SDS nachgeahmt werden, jedoch nicht durch Paraquat oder weitere Detergenzien wie Triton X-100 oder Tween 20. Eine Solubilisierungsreaktion durch die Detergenz-Wirkung konnte ausgeschlossen werden, da der beobachtete Effekt von lebenden Bakterien abh{\"a}ngt. F{\"u}r Eap (extracellular adherence protein) konnte die deutlichste Steigerung der Proteinexpression festgestellt werden und eine Transkriptionsanalyse best{\"a}tigte die gesteigerte Eap-Expression. Die Promotoraktivit{\"a}t des sae Promotors P1 wurde sowohl durch Perform als auch durch SDS verst{\"a}rkt. Die Anwesenheit von Perform und SDS hatte auch funktionelle {\"A}nderungen zur Folge: In durchflusszytometrischen Experimenten erh{\"o}hte sich beispielsweise die Invasivit{\"a}t auf das 2,5- bzw. 3,2-fache und die beobachteten Unterschiede konnten durch Lysostaphin Protektions Versuche best{\"a}tigt werden. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass die gesteigerte Invasivit{\"a}t in Stamm Newman von Eap und dem sae-System abh{\"a}ngig war, w{\"a}hrend agr, sarA, sigB und FnBPs keinen entscheidenden Einfluss auf die Invasivit{\"a}t hatten. In dieser Arbeit wurde außerdem aufgedeckt, dass die Besonderheit des Stammes Newman durch eine Mutation in saeS (Sensor-Histidinkinase) bedingt war. Obwohl postuliert wird, dass diese Punktmutation ein konstitutiv aktiviertes sae System zur Folge hat, konnte die hohe sae Aktivit{\"a}t durch Perform und SDS jedoch noch weiter gesteigert werden. Durch den Austausch des gesamten sae-Operons konnte gezeigt werden, dass sich der Stamm Newman saeISP479C wie der Stamm ISP479C, und der Stamm ISP479C saeNewman sich analog zu Stamm Newman verhielt. Zusammenfassend kann aus den vorliegenden Ergebnissen geschlussfolgert werden, dass ein Aminos{\"a}urenaustausch in der Sensor-Histidinkinase SaeS des Stammes Newman verantwortlich f{\"u}r die gesteigerte Expression von Eap und die daraus resultierende gesteigerte Invasivit{\"a}t nach der Inkubation mit subletalen Konzentrationen von Perform und SDS ist. Diese Daten k{\"o}nnen dazu beitragen, die Virulenzmechanismen im Stamm Newman, speziell die Rolle des Sae-Systems, aber auch die der generellen Regulation, besser verstehen zu k{\"o}nnen.},
  subject      = {Desinfektion},
  language  = {de}
}
@article{CecilRikanovicOhlsenetal.2011,
  author    = {Cecil, Alexander and Rikanovic, Carina and Ohlsen, Knut and Liang, Chunguang and Bernhardt, Jorg and Oelschlaeger, Tobias A. and Gulder, Tanja and Bringmann, Gerd and Holzgrabe, Ulrike and Unger, Matthias and Dandekar, Thomas},
  title     = {Modeling antibiotic and cytotoxic effects of the dimeric isoquinoline IQ-143 on metabolism and its regulation in Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis and human cells},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-68802},
  year      = {2011},
  abstract  = {Background: Xenobiotics represent an environmental stress and as such are a source for antibiotics, including the isoquinoline (IQ) compound IQ-143. Here, we demonstrate the utility of complementary analysis of both host and pathogen datasets in assessing bacterial adaptation to IQ-143, a synthetic analog of the novel type N,C-coupled naphthyl-isoquinoline alkaloid ancisheynine. Results: Metabolite measurements, gene expression data and functional assays were combined with metabolic modeling to assess the effects of IQ-143 on Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis and human cell lines, as a potential paradigm for novel antibiotics. Genome annotation and PCR validation identified novel enzymes in the primary metabolism of staphylococci. Gene expression response analysis and metabolic modeling demonstrated the adaptation of enzymes to IQ-143, including those not affected by significant gene expression changes. At lower concentrations, IQ-143 was bacteriostatic, and at higher concentrations bactericidal, while the analysis suggested that the mode of action was a direct interference in nucleotide and energy metabolism. Experiments in human cell lines supported the conclusions from pathway modeling and found that IQ-143 had low cytotoxicity. Conclusions: The data suggest that IQ-143 is a promising lead compound for antibiotic therapy against staphylococci. The combination of gene expression and metabolite analyses with in silico modeling of metabolite pathways allowed us to study metabolic adaptations in detail and can be used for the evaluation of metabolic effects of other xenobiotics.},
  subject      = {Staphylococcus aureus},
  language  = {en}
}
@article{JakobHertleinSturmetal.2011,
  author    = {Jakob, Peter and Hertlein, Tobias and Sturm, Volker and Kircher, Stefan and Basse-L{\"u}sebrink, Thomas and Haddad, Daniel and Ohlsen, Knut},
  title     = {Visualization of Abscess Formation in a Murine Thigh Infection Model of Staphylococcus aureus by 19F-Magnetic Resonance Imaging (MRI)},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-74994},
  year      = {2011},
  abstract  = {Background: During the last years, 19F-MRI and perfluorocarbon nanoemulsion (PFC) emerged as a powerful contrast agent based MRI methodology to track cells and to visualize inflammation. We applied this new modality to visualize deep tissue abscesses during acute and chronic phase of inflammation caused by Staphylococcus aureus infection. Methodology and Principal Findings: In this study, a murine thigh infection model was used to induce abscess formation and PFC or CLIO (cross linked ironoxides) was administered during acute or chronic phase of inflammation. 24 h after inoculation, the contrast agent accumulation was imaged at the site of infection by MRI. Measurements revealed a strong accumulation of PFC at the abscess rim at acute and chronic phase of infection. The pattern was similar to CLIO accumulation at chronic phase and formed a hollow sphere around the edema area. Histology revealed strong influx of neutrophils at the site of infection and to a smaller extend macrophages during acute phase and strong influx of macrophages at chronic phase of inflammation. Conclusion and Significance: We introduce 19F-MRI in combination with PFC nanoemulsions as a new platform to visualize abscess formation in a murine thigh infection model of S. aureus. The possibility to track immune cells in vivo by this modality offers new opportunities to investigate host immune response, the efficacy of antibacterial therapies and the influence of virulence factors for pathogenesis.},
  subject      = {Staphylococcus aureus},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Raspe2011,
  author    = {Raspe, Matthias Eduard},
  title     = {Zellul{\"a}re Invasivit{\"a}t und molekulare Marker von kolonisierenden und Infektions-assoziierten Methicillin resistenten Staphylococcus aureus-Isolaten},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-69444},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2011},
  abstract  = {Hintergrund: Zunehmend wird der Eigenschaft von Staphylococcus aureus als fakultativ intrazellul{\"a}rem Erreger Bedeutung zugemessen. Ein direkter Nachweis der in vivo Relevanz von fakultativ intrazellul{\"a}rem S. aureus bleibt allerdings bisher aus. Der Mechanismus zellul{\"a}rer Invasivit{\"a}t ist bekannt und korreliert mit verschiedenen molekularen Markern (spa-Typ, SCCmec-Typ und pls/Pls). In dieser Studie wurde die Zuverl{\"a}ssigkeit und Ausweitbarkeit dieser Marker getestet. Des Weiteren wurde {\"u}berpr{\"u}ft, ob sich die zellul{\"a}re Invasivit{\"a}t von kolonisierenden und Infektions-assoziierten MRSA-Isolaten unterscheidet und, ob die alleinige Bestimmung molekularer Marker in vitro die Virulenz eines Isolats in vivo abzusch{\"a}tzen vermag. Methoden:Insgesamt wurden 109 MRSA-Isolate gesammelt, molekular charakterisiert (spa-Typ, BURP-Analyse, SCCmec-Typ, pls, agr-Typ, H{\"a}molyseverhalten) und das Potential zellul{\"a}rer Invasivit{\"a}t in vitro ermittelt. Die Assoziation eines Isolates mit einer Infektion in vivo wurde nachverfolgt (93 Kolonisierer versus 16 Infektions-assoziierte-Isolate). Zus{\"a}tzlich wurde eine Referenzgruppe aus 13 S. aureus-Isolaten etabliert, die klinisch mit vergleichsweise invasiven Infektionen assoziiert waren (12 Osteomyelitis-Isolate und 1 Endokarditis-Isolat). Ergebnisse: Die bekannten molekularen Marker zellul{\"a}rer Invasivit{\"a}t korrelieren zuverl{\"a}ssig in einer Population klinischer MRSA-Isolate und lassen sich auch auf bisher nicht bekannte (spa- und SCCmec-) Typen ausweiten. Das H{\"a}molyseverhalten korrelierte nicht mit der zellul{\"a}ren Invasivit{\"a}t. Der agr-Typ wurde als weiterer molekularer Marker identifiziert. Die zellul{\"a}re Invasivit{\"a}t war unabh{\"a}ngig von der Etablierung einer Infektion in vivo (mediane Invasivit{\"a}t der Kolonisierer 100\% versus 108\% der Infektions-assoziierten Studienisolate und 110\% der externen Referenzisolate). Des Weiteren waren die molekularen Marker spa- und agr-Typ nicht in der Lage, die Virulenz eines MRSA-Isolats in vivo abzusch{\"a}tzen. Diskussion: Die zellul{\"a}re Invasivit{\"a}t klinischer MRSA-Isolate korreliert zuverl{\"a}ssig mit molekularen Markern. Allerdings verm{\"o}gen weder die zellul{\"a}re Invasivit{\"a}t, noch mit ihr assoziierte molekulare Marker die Etablierung einer Infektion in vivo vorherzusagen. Beide scheinen also als Surrogat-Parameter zur Absch{\"a}tzung der klinischen Virulenz eines Isolats ungeeignet. Zur Kl{\"a}rung der Frage, ob molekulare Marker zellul{\"a}rer Invasivit{\"a}t in anderen Abschnitten der Pathogenese von S. aureus- Infektionen eine Rolle spielen, bedarf es weiterer Studien.},
  subject      = {MRSA},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Bourdet2011,
  author    = {Bourdet, Patric},
  title     = {Entwicklung einer auf Antik{\"o}rpern basierten Therapie von chirurgischen Infektionen verursacht durch methicillinresistente und -sensible Staphylococcus aureus (MRSA und MSSA)},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-56199},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2011},
  abstract  = {Staphylococcus aureus ist einer der h{\"a}ufigsten Erreger von nosokomialen Infektionen. Diese grampositiven Bakterien verursachen neben harmlosen oberfl{\"a}chlichen Hautinfektionen auch lebensbedrohliche Systeminfektionen. Ein großes Problem in der Therapie von S. aureus-Infektionen stellen die zunehmenden Multiresistenzen dar. Die Entwicklung neuer Antibiotika wird zuk{\"u}nftig wahrscheinlich nicht ausreichen, da immer wieder neue Resistenzen der Bakterien zu erwarten sind. Es besteht daher dringender Bedarf an der Entwicklung alternativer Therapieformen im Kampf gegen multiresistente Problemkeime wie S. aureus. Eine M{\"o}glichkeit besteht in der Immuntherapie, zum Beispiel durch Gewinnung von monoklonalen Antik{\"o}rpern gegen geeignete Targetstrukturen von S. aureus. Ziel dieser Arbeit war es, zun{\"a}chst zwei Proteine IsaA und IsaB herzustellen, um diese Proteine f{\"u}r Immunisierungsstudien zu nutzen. Zun{\"a}chst wurde das gereinigte IsaA-Protein verwendet, um ein Kaninchen zu immunisieren. Mit den daraus gewonnenen Antik{\"o}rpern wurden dann erste Tierversuche begonnen, um die Bedingungen f{\"u}r den therapeutischen Einatz von gegen IsaA-gerichteten Antik{\"o}rpern zu ermitteln und die Wirksamkeit einer Antik{\"o}rper-Behandlung zu evaluieren. F{\"u}r die Herstellung der gew{\"u}nschten Proteine wurden die Gensequenzen zun{\"a}chst aus verschiedenen S. aureus-St{\"a}mmen mittels PCR amplifiziert und in den kommerziellen Expressionsvektor pQE30 kloniert. Die amplifizierte Gensequenz stammt aus den klinischen St{\"a}mmen 418 (IsaA) bzw. 134 (IsaB). Nach der Klonierung wurden geeignete Expressions- und Reinigungsstrategien entwickelt. Dabei wurden folgende Bedingungen als optimal f{\"u}r Wachstum und {\"U}berexpression herausgearbeitet: IsaA: Induktion der {\"U}berexpression mit 100 µM IPTG, 3 h Wachstum bei 37°C. IsaB: Induktion der {\"U}berexpression mit 100 µM IPTG, 4 h Wachstum bei 37°C. Es stellte sich auch heraus, dass IsaA zun{\"a}chst in nur unzureichender Quantit{\"a}t vorhanden bzw. exprimiert worden war. Die Vermutung, dass IsaA {\"u}berwiegend im Pellet in sogenannten Einschlussk{\"o}rpern (inclusion bodies) eingeschlossen war, erkl{\"a}rte dieses Ph{\"a}nomen. Das Protein konnte erfolgreich aus dem Pellet isoliert werden. Die Produktion und Aufreinigung beider Proteine IsaA und IsaB unter optimierten Bedingungen ergab, dass beide Proteine nun in ausreichender Menge und Konzentration f{\"u}r die folgende Immunisierung und die weiteren Arbeiten vorlagen. Aus Kaninchen, die mit IsaA immunisiert wurden, konnten polyklonale Antik{\"o}rper gewonnen werden, die die Grundlage f{\"u}r einen ersten Tierversuch mit 24 Ratten bildeten. Hierbei zeigte sich, dass die Tiere, die mit 1.000.000.000 Bakterien infiziert worden waren deutlich st{\"a}rkere Infektionszeichen aufwiesen als diejenigen, die mit 100.000.000 Bakterien infiziert worden waren. Weiterhin wurde deutlich, dass die Tiere, die Serum (mit Antik{\"o}rper gegen IsaA) erhalten hatten, gegen{\"u}ber den Vergleichstieren mit Placebo einen deutlichen Vorteil hinsichtlich Infektionszeichen und Immunantwort hatten. Somit belegen die tierexperimentiellen Ergebnisse in dieser Arbeit erstmalig den therapeutischen Nutzen von Antik{\"o}rpern gegen IsaA. IsaA ist demnach ein geeignetes Target f{\"u}r eine Immuntherapie gegen S. aureus.},
  subject      = {MRSA},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Schiebel2013,
  author    = {Schiebel, Johannes},
  title     = {Structure-Based Drug Design on Enzymes of the Fatty Acid Biosynthesis Pathway},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-69239},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2013},
  abstract  = {W{\"a}hrend die Wirkung der meisten gebr{\"a}uchlichen Antibiotika auf einer Beeintr{\"a}chtigung wichtiger bakterieller Prozesse beruht, wirken manche Substanzen durch die St{\"o}rung der Zellmembran-Struktur. Da Fetts{\"a}uren ein essentieller Bestandteil von Membran-Phospholipiden sind, stellt die bakterielle Fetts{\"a}urebiosynthese II (FAS-II) einen relativ wenig erforschten, aber dennoch vielversprechenden Angriffspunkt f{\"u}r die Entwicklung neuer Antibiotika dar. Das wichtige Antituberkulotikum Isoniazid blockiert die mykobakterielle Fetts{\"a}urebiosynthese und ruft dadurch morphologische {\"A}nderungen sowie letztlich die Lyse des Bakteriums hervor. Eine wichtige Erkenntnis war, dass Isoniazid den letzten Schritt des FAS-II Elongationszyklus inhibiert, der durch die Enoyl-ACP Reduktase katalysiert wird. Darauf aufbauend wurden mehrere Programme ins Leben gerufen, die sich zum Ziel gesetzt hatten, neue Molek{\"u}le zu entwickeln, welche dieses Protein verschiedener Pathogene hemmen. Die S. aureus Enoyl-ACP Reduktase (saFabI) ist von besonders großem Interesse, da drei vielversprechende Inhibitoren dieses Proteins entwickelt werden konnten, die momentan in klinischen Studien eingehend untersucht werden. Trotz dieser Erfolgsaussichten waren zum Zeitpunkt, als die vorliegenden Arbeiten aufgenommen wurden, keine Kristallstrukturen von saFabI {\"o}ffentlich verf{\"u}gbar. Daher war es eines der Hauptziele dieser Doktorarbeit, auf der Basis von kristallographischen Experimenten atomar aufgel{\"o}ste Modelle f{\"u}r dieses wichtige Protein zu erzeugen. Durch die Entwicklung einer verl{\"a}sslichen Methode zur Kristallisation von saFabI im Komplex mit NADP+ und Diphenylether-Inhibitoren konnten Kristallstrukturen von 17 verschiedenen tern{\"a}ren Komplexen gel{\"o}st werden. Weitere kristallographische Experimente ergaben zwei apo-Strukturen sowie zwei Strukturen von saFabI im Komplex mit NADPH und 2-Pyridon-Inhibitoren. Basierend auf der nun bekannten saFabI-Struktur konnten Molekulardynamik-Simulationen durchgef{\"u}hrt werden, um zus{\"a}tzliche Erkenntnisse {\"u}ber die Flexibilit{\"a}t dieses Proteins zu erhalten. Die so gewonnenen Informationen {\"u}ber die Struktur und Beweglichkeit des Enzyms dienten in Folge als ideale Grundlage daf{\"u}r, den Erkennungsprozess von Substrat und Inhibitor zu verstehen. Besonders bemerkenswert dabei ist, dass die verschiedenen saFabI Kristallstrukturen Momentaufnahmen entlang der Reaktionskoordinate der Ligandenbindung und des Hydrid-Transfers repr{\"a}sentieren. Dabei verschließt der so genannte Substratbindungsloop das aktive Zentrum des Enzyms allm{\"a}hlich. Die außergew{\"o}hnlich hohe Mobilit{\"a}t von saFabI konnte durch molekulardynamische Simulationen best{\"a}tigt werden. Dies legt nahe, dass die beobachteten {\"A}nderungen der Konformation tats{\"a}chlich an der Aufnahme und Umsetzung des Substrates beteiligt sind. Eine Kette von Wassermolek{\"u}len zwischen dem aktiven Zentrum und einer wassergef{\"u}llten Kavit{\"a}t im Inneren des Tetramers scheint f{\"u}r die Beweglichkeit des Substratbindungsloops und somit f{\"u}r die katalysierte Reaktion von entscheidender Bedeutung zu sein. Außerdem wurde die erstaunliche Beobachtung gemacht, dass der adaptive Substratbindungsprozess mit einem Dimer-Tetramer {\"U}bergang gekoppelt ist, welcher die beobachtete positive Kooperativit{\"a}t der Ligandenbindung erkl{\"a}ren kann. Alles in allem weist saFabI im Vergleich zu FabI Proteinen aus anderen Organismen mehrere außergew{\"o}hnliche Eigenschaften auf, die f{\"u}r die Synthese von verzweigten Fetts{\"a}uren n{\"o}tig sein k{\"o}nnten, welche wiederum f{\"u}r die {\"U}berlebensf{\"a}higkeit von S. aureus im Wirt von Bedeutung sind. Diese Erkenntnis k{\"o}nnte erkl{\"a}ren, warum S. aureus selbst bei Anwesenheit von exogenen Fetts{\"a}uren von FAS-II Inhibitoren abget{\"o}tet werden kann. Somit k{\"o}nnen die gewonnenen atomaren saFabI Modelle einen entscheidenden Beitrag zur Entwicklung neuer Hemmstoffe dieses validierten Angriffszieles leisten. Tats{\"a}chlich konnten die neuen Strukturen genutzt werden, um die Bindungsst{\"a}rken sowie die Verweilzeiten verschiedener saFabI Inhibitoren molekular zu erkl{\"a}ren. Die Struktur von saFabI im Komplex mit dem 2-Pyridon Inhibitor CG400549 hingegen enth{\"u}llte spezifische Wechselwirkungen in der geweiteten Bindetasche des S. aureus Enzyms, welche das geringe Aktivit{\"a}tsspektrum dieses derzeit klinisch erprobten Inhibitors erkl{\"a}ren. Diese Studien schaffen somit eine ideale Voraussetzung f{\"u}r die Entwicklung neuer wirksamer saFabI Inhibitoren, was am Beispiel des 4-Pyridons PT166 belegt werden kann. Im Rahmen der vorliegenden Dissertation konnten außerdem die Strukturen des Enzyms KasA im Komplex mit mehreren Derivaten des Naturstoffs Thiolactomycin gel{\"o}st werden.},
  subject      = {Staphylococcus aureus},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Audretsch2013,
  author    = {Audretsch, Christof},
  title     = {Analysing Quorum Sensing and Biofilm formation in Staphylococcus aureus},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-92189},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2013},
  abstract  = {Staphylococcus aureus (SA) causes nosocomial infections including life threatening sepsis by multi-resistant strains (MRSA). It has the ability to form biofilms to protect it from the host immune system and from anti staphylococcal drugs. Biofilm and planctonic life style is regulated by a complex Quorum-Sensing (QS) system with agr as a central regulator. To study biofilm formation and QS mechanisms in SA a Boolean network was build (94 nodes, 184 edges) including two different component systems such as agr, sae and arl. Important proteins such as Sar, Rot and SigB were included as further nodes in the model. System analysis showed there are only two stable states biofilm forming versus planctonic with clearly different subnetworks turned on. Validation according to gene expression data confirmed this. Network consistency was tested first according to previous knowledge and literature. Furthermore, the predicted node activity of different in silico knock-out strains agreed well with corresponding micro array experiments and data sets. Additional validation included the expression of further nodes (Northern blots) and biofilm production compared in different knock-out strains in biofilm adherence assays. The model faithfully reproduces the behaviour of QS signalling mutants. The integrated model allows also prediction of various other network mutations and is supported by experimental data from different strains. Furthermore, the well connected hub proteins elucidate how integration of different inputs is achieved by the QS network. For in silico as well as in vitro experiments it was found that the sae-locus is also a central modulator of biofilm production. Sae knock-out strains showed stronger biofilms. Wild type phenotype was rescued by sae complementation. To elucidate the way in which sae takes influence on biofilm formation the network was used and Venn-diagrams were made, revealing nodes regulated by sae and changed in biofilms. In these Venn-diagrams nucleases and extracellular proteins were found to be promising nodes. The network revealed DNAse to be of great importance. Therefore qualitatively the DNAse amount, produced by different SA mutants was measured, it was tried to dissolve biofilms with according amounts of DNAse and the concentration of nucleic acids, proteins and polysaccharides were measured in biofilms of different SA mutants. With its thorough validation the network model provides a powerful tool to study QS and biofilm formation in SA, including successful predictions for different knock-out mutant behaviour, QS signalling and biofilm formation. This includes implications for the behaviour of MRSA strains and mutants. Key regulatory mutation combinations (agr-, sae-, sae-/agr-, sigB+, sigB+/sae-) were directly tested in the model but also in experiments. High connectivity was a good guide to identify master regulators, whose detailed behaviour was studied both in vitro and in the model. Together, both lines of evidence support in particular a refined regulatory role for sae and agr with involvement in biofilm repression and/or SA dissemination. With examination of the composition of different mutant biofilms as well as with the examination of the reaction cascade that connects sae to the biofilm forming ability of SA and also by postulating that nucleases might play an important role in that, first steps were taken in proving and explaining regulatory links leading from sae to biofilms. Furthermore differences in biofilms of different mutant SA strains were found leading us in perspective towards a new understanding of biofilms including knowledge how to better regulate, fight and use its different properties.},
  subject      = {Staphylococcus aureus},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Mishra2013,
  author    = {Mishra, Shambhavi},
  title     = {Structural and Functional Characterization of the Enzymes Involved in the Menaquinone Biosynthesis and Benzoate Degradation},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-90848},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2013},
  abstract  = {The present work illustrates the structural and biochemical characterization of two diverse proteins, BadI and MenD from Rhodopseudomonas palustris and Staphylococcus aureus, respectively. BadI or 2-ketocyclohexanecarboxyl-CoA is one of the key enzymes involved in the anaerobic degradation of aromatic compounds. The degradation of aromatic compounds is a vital process for the maintenance of the biogeochemical carbon cycle and bioremediation of xenobiotic compounds, which if present at higher concentrations can cause potential hazards to humans. Due to the relatively inert nature of aromatic compounds, enzymes catalyzing their degradation are of special interest for industrial applications. BadI is one of the key enzymes involved in the anaerobic degradation of aromatic compounds into an aliphatic moiety. The major focus of this study was to provide mechanistic insights into the reaction catalyzed by BadI. BadI belongs to the crotonase superfamily and shares high sequence homology with the family members of MenB or dihydroxynaphthoate synthase. BadI is known to catalyze the cleavage of the cyclic ring of 2-ketocyclohexane carboxyl-CoA by hydrolyzing the C-C bond leading to the formation of the aliphatic compound pimelyl CoA. On the other hand MenB catalyzes the condensation reaction of o-succinylbenzoyl-CoA to dihydroxylnaphthoyl-CoA. A comprehensive amino acid sequence analysis between BadI and MenB showed that the active site residues of MenB from Mycobacterium tuberculosis (mtMenB) are conserved in BadI from Rhodopseudomonas palustris. MenB is involved in the menaquinone biosynthesis pathway and is a potential drug target against Mycobacterium tuberculosis as it has no known human homologs. Due to the high homology between MenB and BadI and the inability to obtain MenB-inhibitor complex structures we extended our interest to BadI to explore a potential substitute model for mtMenB as a drug target. In addition, BadI possesses some unique mechanistic characteristics. As mentioned before, it hydrolyzes the substrate via a retro Dieckmann's reaction contrasting its closest homolog MenB that catalyzes a ring closing reaction through a Dieckmann's reaction. Nevertheless the active site residues in both enzymes seem to be highly conserved. We therefore decided to pursue the structural characterization of BadI to shed light on the similarities and differences between BadI and MenB and thereby provide some insights how they accomplish the contrasting reactions described above. We determined the first structures of BadI, in its apo and a substrate mimic bound form. The crystal structures revealed that the overall fold of BadI is similar to other crotonase superfamily members. However, there is no indication of domain swapping in BadI as observed for MenB. The absence of domain swapping is quite remarkable because the domain swapped C-terminal helical domain in MenB provides a tyrosine that is imperative for catalysis and is also conserved in the BadI sequence. Comparison of the active sites revealed that the C-terminus of BadI folds onto its core in such a way that the conserved tyrosine is located in the same position as in MenB and can form interactions with the ligand molecule. The structure of BadI also confirms the role of a serine and an aspartate in ligand interaction, thus validating that the conserved active site triad participates in the enzymatic reaction. The structures also reveal a noteworthy movement of the active site aspartate that adopts two major conformations. Structural studies further illuminated close proximity of the active site serine to a water and chlorine molecule and to the carbon atom at which the carbonyl group of the true substrate would reside. Biochemical characterization of BadI using enzyme kinetics validated that the suggested active site residues are involved in substrate interaction. However, the role of these residues is very distinct, with the serine assuming a major role. Thus, the present work ascertain the participation of putative active site residues and demonstrates that the active site residues of BadI adopt very distinctive roles compared to their closest homolog MenB. The MenD protein also referred to as SEPHCHC (2-succinyl-5-enolpyruvyl-6- hydroxy-3-cyclohexene-1-carboxylic acid) synthase is one of the enzymes involved in menaquinone biosynthesis in Staphylococcous aureus. Though S. aureus is usually considered as a commensal it can act as a remarkable pathogen when it crosses the epithelium, causing a wide spectrum of disorders ranging from skin infection to life threatening diseases. Small colony variants (SCVs), a slow growing, small sized subpopulation of the bacteria has been associated with persistent, recurrent and antibiotic resistant infections. These variants show autotrophy for thiamine, menaquinone or hemin. Menaquinone is an essential component in the electron transport pathway in gram-positive organisms. Therefore, enzymes partaking in this pathway are attractive drug targets against pathogens such as Mycobacterium tuberculosis and Bacillus subtilis. MenD, an enzyme catalyzing the first irreversible step in the menaquinone biosynthetic pathway has been implicated in the SCV phenotype of S. aureus. In the present work we explored biochemical and structural properties of this important enzyme. Our structural analysis revealed that despite its low sequence identity of 28\%, the overall fold of staphylococcal MenD (saMenD) is similar to Escherichia coli MenD (ecMenD) albeit with some significant disparities. Major structural differences can be observed near the active site region of the protein and are profound in the C-terminal helix and a loop near the active site. The loop contains critical residues for cofactor binding and is well ordered only in the ecMenD-ThDP structure, while in the apo and substrate bound structures of ecMenD the loop is primarily disordered. In our saMenD structure the loop is for the first time completely ordered in the apo form and displays a novel conformation of the cofactor-binding loop. The loop adopts an unusual open conformation and the conserved residues, which are responsible for cofactor binding are located too far away to form a productive complex with the cofactor in this conformation. Additionally, biochemical studies in conjugation with the structural data aided in the identification of the substrate-binding pocket and delineated residues contributing to its binding and catalysis. Thus the present work successfully divulged the unique biochemical and structural characteristics of saMenD.},
  subject      = {Benzoate},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Makgotlho2014,
  author    = {Makgotlho, Phuti Edward},
  title     = {Molecular characterization of the staphylococcal two component system sae and its role in the regulation of the adhesin Eap under SDS stress stimulation},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-149403},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2014},
  abstract  = {The Staphylococcus aureus two component system (TCS) sae governs expression of numerous virulence factors, including Eap (extracellular adherence protein), which in turn among other functions also mediates invasion of host cells. The sae TCS is encoded by the saePQRS operon, with saeS coding for the sensor histidine kinase (SaeS) and saeR encoding the response regulator (SaeR). The saeRS system is preceded by two additional open reading frames (ORFs), saeP and saeQ, which are predicted to encode a lipoprotein (SaeP) and a membrane protein (SaeQ), respectively. Earlier, we have shown that SDS-containing subinhibitory concentrations of biocides (Perform®) and SDS alone activate sae transcription and increase cellular invasiveness in S. aureus strain Newman. The effect is associated with an amino acid exchange in the N-terminus of SaeS (L18P), specific to strain Newman. In this work, the role of whether the two additional genes, saePQ coding for the accessory proteins SaeP and SaeQ, respectively, are involved in SDS-mediated saeRS was investigated. It could demonstrated that the lack of the SaeP protein resulted in an increased saeRS transcription without SDS stress in both SaeSL/P variants, while the SDS effect was less pronounced on sae and eap expression compared to the Newman wildtype, suggesting that the SaeP protein represses the sae system. Also, SDS-mediated inductions of sae and eap transcription along with enhanced invasion were found to be dependent on presence of the SaeSP variant in Newman wildtype. On the other hand, the study also shows that the saePQ region of the sae operon is required for fully functional two-component system saeRS under normal growth conditions, but it is not involved in SDS-mediated activation of the saeS signaling and sae-target class I gene, eap. In the second approach, the study investigates whether SDS-induced sae expression and host cell invasion is common among S. aureus strains not carrying the (L18P) point mutation. To demonstrate this strain Newman, its isogenic saeS mutants, and various S. aureus isolates were analysed for sae, eap expression and cellular invasiveness. Among the strains tested, SDS exposure resulted only in an increase of sae transcription, Eap production and cellular invasiveness in strain Newman wild type and MRSA strain ST239-635/93R, the latter without an increase in Eap. Interestingly, the epidemic community-associated MRSA strain, USA300 LAC showed a biphasic response in sae transcription at different growth stages, which, however, was not accompanied by increased invasiveness. All other clinical isolates investigated displayed a decrease of the parameters tested. While in strain Newman the SDS effect was due to the saeSP allele, this was not the case in strain ST239-635/93R and the biphasic USA300 strains. Also, increased invasiveness of ST239-635/93R was found to be independent of Eap production. Furthermore, to investigate the global effect of SDS on sae target gene expression, strain Newman wild-type and Newman ∆sae were treated with SDS and analyzed for their transcription profiles of sae target genes using microarray assays. We could show that subinhibitory concentrations of SDS upregulate and downregulate gene expression of several signaling pathways involved in biosynthetic, metabolic pathways as well as virulence, host cell adherence, stress reponse and many hypothetical proteins. In summary, the study sheds light on the role of the upstream region saePQ in SDS-mediated saeRS and eap expression during S. aureus SDS stress. Most importantly, the study also shows that subinhibitory SDS concentrations have pronounced strain-dependent effects on sae transcription and subsequent host cell invasion in S. aureus, with the latter likely to be mediated in some strains by other factors than the known invasin Eap and FnBP proteins. Moreover, there seems to exist more than the saeSP-mediated mechanism for SDS-induced sae transcription in clinical S. aureus isolates. These results help to further understand and clarify virulence and pathogenesis mechanisms and their regulation in S. aureus.},
  subject      = {Staphylococcus aureus},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Hertlein2014,
  author    = {Hertlein, Tobias},
  title     = {Visualization of Staphylococcus aureus infections and antibiotic therapy by bioluminescence and 19F magnetic resonance imaging with perfluorocarbon emulsions},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-105349},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2014},
  abstract  = {Staphylococcus aureus is a major threat to public health systems all over the globe. This second most cause of nosocomial infections is able to provoke a wide variety of different types of infection in humans and animals, ranging from superficial skin and skin structure infections to invasive disease like sepsis or pneumonia. But not enough, this pathogen is also notorious in acquiring and/or developing resistance to antimicrobial compounds, thus limiting available treatment options severely. Therefore, development of new compounds and strategies to fight S. aureus is of paramount importance. But since only 1 out of 5 compounds, which entered clinical trials, becomes a drug, the preclinical evaluation of promising compounds has to be reconsidered, too. The aim of this thesis was to address both sides of this problem: first, to improve preclinical testing by incorporating in vivo imaging technologies to the preclinical testing procedure in order to acquire additional and clearer data about efficacy of promising compounds and second, by evaluating lysostaphin, which is a promising, new option to fight S. aureus infections. The first aim of this thesis focused on the establishment of a dual modality in vivo imaging platform, consisting of Bioluminescence Imaging (BLI) and Magnetic Resonance Imaging (MRI), to offer detailed insights into the course and gravity of S. aureus infection in the murine thigh infection model. Since luciferase-expressing S. aureus strains were generated in former studies and enabled thus bioluminescence imaging of bacterial infection, this technology should be implemented into the compound evaluation platform in order to non-invasively track the bacterial burden over time. MRI, in contrast, was only rarely used in earlier studies to visualize and measure the course of infection or efficacy of anti-bacterial therapy. Thus, the first set of experiments was performed to identify benefits and drawbacks of visualizing S. aureus infections in the mouse model by different MR methods. Native, proton-based MR imaging showed in this regard increased T2 relaxation times in the infected thigh muscles, but it was not possible to define a clear border between infected and uninfected tissue. Iron oxide nanoparticles and perfluorocarbon emulsions, two MR contrast agents or tracer, in contrast, offered this distinction. Iron oxide particles were detected in this regard by their distortion of 1H signal in proton-based MRI, while perfluorocarbon emulsion was identified by 19F MRI. Mammals do not harbor sufficient intrinsic amounts of 19F to deliver specific signal and therefore, 19F MR imaging visualizes only the signal of administered perfluorocarbon emulsion. The in vivo accumulation of perfluorocarbon emulsion can be imaged by 19F MRI and overlayed on a simultaneously acquired 1H MR image, which shows the anatomical context in clear detail. Since this is advantageous compared to contrast agent based MR methods like iron oxide particle-based MRI, further experiments were performed with perfluorocarbon emulsions and 19F MRI. Experimental studies to elucidate the accumulation of perfluorocarbon emulsion at the site of infection showed robust 19F MR signals after administration between day 2 and at least day 8 p.i.. Perfluorocarbon emulsion accumulated in all investigated mice in the shape of a 'hollow sphere' at the rim of the abscess area and the signal remained stable as long as the infection prevailed. In order to identify the mechanism of accumulation, flow cytometry, cell sorting and histology studies were performed. Flow cytometry and cell sorting analysis of immune cells at the site of infection showed that neutrophils, monocytes, macrophages and dendritic cells carried contrast media at the site of infection with neutrophils accounting for the overwhelming portion of perfluorocarbon signal. In general, most of the signal was associated with immune cells, thus indicating specific immune cell dependent accumulation. Histology supported this observation since perfluorocarbon emulsion related fluorescence could only be visualized in close proximity to immune cell nuclei. After establishing and testing of 19F MRI with perfluorocarbon emulsions as infection imaging modality, the effects of antibiotic therapy upon MR signal was investigated in order to evaluate the capability of this modality for preclinical testing procedure. Thus, the efficacy of vancomycin and linezolid, two clinically highly relevant anti - S. aureus compounds, were tested in the murine thigh infection model. Both of them showed reduction of the colony forming units and bioluminescence signal, but also of perfluorocarbon emulsion accumulation strength and volume at the site of infection, which was visualized and quantified by 19F MRI. The efficacy pattern with linezolid being more efficient in clearing bacterial infection was shown similarly by all three methods. In consequence, 19F MRI with perfluorocarbon emulsion as MR tracer proved to be capable to visualize antibacterial therapy in preclinical testing models. The next step was consequently to evaluate a promising new compound against S. aureus infections. Thus, lysostaphin, an endo-peptidase that cleaves the cell wall of S. aureus, was tested in different concentrations alone or in combination with oxacillin for efficacy in murine thigh and catheter associated infection models. Lysostaphin only in the concentration of 5 mg/kg body weight or combined with oxacillin in the concentration of 2 mg/kg showed strong reduction of bacterial burden by colony forming unit determination and bioluminescence imaging in both models. The perfluorocarbon accumulation was investigated in the thigh infection model by 19F MRI and was strongly reduced in terms of volume and signal strength in both above-mentioned groups. In general, lysostaphin showed comparable or superior efficacy than vancomycin or oxacillin alone. Therefore, further development of lysostaphin for the treatment of S. aureus infections is recommended by these experiments. Overall, the antibiotic efficacy pattern of all applied antibiotic regimens was similar with all three applied methods, demonstrating the usefulness of MRI for antibiotic efficacy testing. Importantly, treatment with oxacillin either alone or in combination with lysostaphin resulted in stronger perfluorocarbon emulsion accumulation at the site of infection than expected compared to the results from bioluminescence imaging and colony forming unit determination. This might be an indication for immunomodulatory properties of oxacillin. Further murine infection experiments demonstrated in this context a differential release of cytokine and chemokines in the infected thigh muscle in dependence of the applied antibacterial therapy. Especially treatment with oxacillin, but to a less degree with minocycline or linezolid, too, exhibited high levels of various cytokines and chemokines, although they reduced the bacterial burden efficiently. In consequence, possible immunomodulatory effects of antibacterial compounds have to be taken into account for future applications of imaging platforms relying on the visualization of the immune response. However, this observation opens a new field for these imaging modalities since it might be extraordinary interesting to study the immunomodulatory effects of compounds or even bacterial factors in vivo. And finally, a two modality imaging platform which combines methods to visualize on the one hand the bacterial burden and on the other hand the immune response offers an innovative, new platform to study host-pathogen interaction in vivo in a non-invasive fashion. In summary, it could be shown that perfluorocarbon emulsions accumulate in immune cells at the site of infection in the murine S. aureus thigh infection model. The accumulation pattern shapes a 'hollow sphere' at the rim of the abscess area and its size and perfluorocarbon content is dependent on the severity of disease and/or efficacy of antibiotic therapy. Thus, 19F MRI with perfluorocarbon emulsions is a useful imaging modality to visualize sites and course of infection as well as to evaluate promising antibacterial drug candidates. Furthermore, since the accumulation of tracer depends on immune cells, it might be additionally interesting for studies regarding the immune response to infections, auto-immune diseases or cancer, but also to investigate the efficacy of immunomodulatory compounds and immunization.},
  subject      = {Staphylococcus aureus},
  language  = {en}
}
@article{EspinaPaganLopezetal.2015,
  author    = {Espina, Laura and Pag{\´a}n, Rafael and L{\´o}pez, Daniel and Garc{\´i}a-Gonzalo, Diego},
  title     = {Individual Constituents from Essential Oils Inhibit Biofilm Mass Production by Multi-Drug Resistant Staphylococcus aureus},
  series = {Molecules},
  volume    = {20},
  journal   = {Molecules},
  doi       = {10.3390/molecules200611357},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-151845},
  pages     = {11357 -- 11372},
  year      = {2015},
  abstract  = {Biofilm formation by Staphylococcus aureus represents a problem in both the medical field and the food industry, because the biofilm structure provides protection to embedded cells and it strongly attaches to surfaces. This circumstance is leading to many research programs seeking new alternatives to control biofilm formation by this pathogen. In this study we show that a potent inhibition of biofilm mass production can be achieved in community-associated methicillin-resistant S. aureus (CA-MRSA) and methicillin-sensitive strains using plant compounds, such as individual constituents (ICs) of essential oils (carvacrol, citral, and (+)-limonene). The Crystal Violet staining technique was used to evaluate biofilm mass formation during 40 h of incubation. Carvacrol is the most effective IC, abrogating biofilm formation in all strains tested, while CA-MRSA was the most sensitive phenotype to any of the ICs tested. Inhibition of planktonic cells by ICs during initial growth stages could partially explain the inhibition of biofilm formation. Overall, our results show the potential of EOs to prevent biofilm formation, especially in strains that exhibit resistance to other antimicrobials. As these compounds are food additives generally recognized as safe, their anti-biofilm properties may lead to important new applications, such as sanitizers, in the food industry or in clinical settings.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Isberner2015,
  author    = {Isberner, Nora},
  title     = {Auswirkungen von Staphylococcus aureus auf die Endothelpermeabilit{\"a}t in Ea.hy926-Zellen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-137303},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {Staphylococcus aureus (S. aureus) ist einer der h{\"a}ufigsten Erreger schwerer endovaskul{\"a}rer Infektionen, die h{\"a}ufig mit einer Dissemination des Erregers in andere Organe und lebensbedrohlichen Komplikationen wie Endokarditis, Osteomyelitis oder Abszessen assoziiert sind. Entscheidender Schritt in der Pathogenese endovaskul{\"a}rer Infektionen ist die Sch{\"a}digung und {\"U}berwindung der Endothelbarriere. F{\"u}r deren Integrit{\"a}t ist die Intaktheit von Zell-Zell-Verbindungen elementar, diese werden unter anderem durch Src-Kinasen reguliert. Es ist bekannt, dass S. aureus Fibronektin-Bindeproteine (FnBPs) maßgeblich f{\"u}r die Adh{\"a}renz und Invasion des Erregers in Endothelzellen sind. Die Invasion erfolgt {\"u}ber eine indirekte Bindung an α5β1-Integrine, invasive Eigenschaften finden sich in nahezu allen klinischen Isolaten. In verschiedenen Tiermodellen konnte außerdem ein Zusammenhang zwischen der Expression von FnBPs und der Dissemination von S. aureus in andere Organe gezeigt werden. Bislang ist jedoch nicht untersucht, welche Auswirkung die S. aureus-Infektion auf die Endothelbarriere hat und welche Mechanismen f{\"u}r die Translokation des Erregers verantwortlich sind. In dieser Arbeit wurde analysiert, ob die Infektion mit S. aureus- und S. carnosus-St{\"a}mmen in vitro zu einer Sch{\"a}digung der endothelialen Integrit{\"a}t von EA.hy926-Zellen f{\"u}hrt. Hierzu wurden {\"A}nderungen der transendothelialen Impedanz und der Endothelpermeabeabilit{\"a}t nach Infektion im xCELLigence- bzw. Transwell-System erfasst. Zytotoxische Effekte wurden durch Kristallviolettf{\"a}rbungen, immunfluoreszenz-mikroskopische Untersuchungen der Mitochondrien und Nuklei sowie die Erfassung der hypodiploiden Zellkerne mittels Durchflusszytometrie quantifiziert. Zur Entschl{\"u}sselung des molekularen Mechanismus wurden Ver{\"a}nderungen der Adherens und Tight Junction-Proteine ZO-1 und VE-Cadherin in der Immunfluoreszenz untersucht. Die Rolle von Src-Kinasen wurde durch pharmakologische Inhibition analysiert. Es konnte gezeigt werden, dass FnBP-exprimierende S. aureus-St{\"a}mme eine Abnahme der transendothelialen Impedanz verursachen und dass es 4 und 24 Stunden nach Infektion zu einer signifikanten Zunahme der Endothelpermeabilit{\"a}t kommt. Zytotoxische Effekte auf die Endothelzellen durch die Infektion traten nach 24 Stunden auf, jedoch nicht nach 4 Stunden. VE-Cadherin und ZO-1 zeigten 4 Stunden nach Infektion eine FnBP-abh{\"a}ngige Konformations{\"a}nderung und Reduktion der Signalintensit{\"a}t. Außerdem konnte demonstriert werden, dass die Inhibition von Src-Kinasen den Anstieg der Endothelpermeabilit{\"a}t signifikant reduziert. In dieser Arbeit wurde zum ersten Mal belegt, dass S. aureus FnBPs eine Erh{\"o}hung der Endothelpermeabilit{\"a}t bewirken. W{\"a}hrend hierf{\"u}r zu sp{\"a}ten Zeitpunkten Apoptose verantwortlich ist, muss nach 4 Stunden ein anderer Mechanismus urs{\"a}chlich sein. Da es zu einer Abschw{\"a}chung der ZO-1- und VE-Cadherin-Signalintensit{\"a}t in der Immunfluoreszenz kam, ist anzunehmen, dass Adherens und Tight Junctions durch die Infektion gesch{\"a}digt werden. Es ist bekannt, dass Src-Kinasen durch die Infektion mit S. aureus aktiviert werden. Außerdem sind sie elementar f{\"u}r die Regulation der Endothelpermeabilit{\"a}t und vermitteln diesen Effekt unter anderem {\"u}ber eine Phosphorylierung von Adherens und Tight Junction-Proteinen. Eine Src-vermittelte Phosphorylierung von Zell-Zell-Verbindungsproteinen w{\"a}re daher eine m{\"o}gliche Erkl{\"a}rung f{\"u}r die beobachteten Ver{\"a}nderungen von ZO-1 und VE-Cadherin. Dieser Mechanismus k{\"o}nnte Wegbereiter f{\"u}r die parazellul{\"a}re Passage {\"u}ber die Endothelbarriere sein. Dar{\"u}ber hinaus k{\"o}nnte die erh{\"o}hte Endothelpermeabilit{\"a}t den Zugang zur Extrazellul{\"a}rematrix und zum gr{\"o}ßten Pool an Fibronektin und Integrinen erm{\"o}glichen und so die Invasion und Transzytose beg{\"u}nstigen. Die hier gewonnenen Ergebnisse tragen dazu bei, die komplexe Interaktion zwischen S. aureus und dem Endothel und somit wichtige Schritte in der Pathogenese endovaskul{\"a}rer Infektionen besser zu verstehen und neue Zielstrukturen f{\"u}r therapeutische Interventionen zu identifizieren.},
  subject      = {Staphylococcus aureus},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Winkler2015,
  author    = {Winkler, Ann-Cathrin Nicole},
  title     = {Identification of human host cell factors involved in \(Staphylococcus\) \(aureus\) 6850 infection},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-114300},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {Staphylococcus aureus is both a human commensal and a pathogen. 20\%-30\% of all individuals are permanently or occasionally carriers of S. aureus without any symptoms. In contrast to this, S. aureus can cause life-threatening diseases e.g. endocarditis, osteomyelitis or sepsis. Here, the increase in antibiotic resistances makes it more and more difficult to treat these infections and hence the number of fatalities rises constantly. Since the pharmaceutical industry has no fundamentally new antibiotics in their pipeline, it is essential to better understand the interplay between S. aureus and the human host cell in order to find new, innovative treatment options. In this study, a RNA interference based whole genome pool screen was performed to identify human proteins, which play a role during S. aureus infections. Since 1,600 invasion and 2,271 cell death linked factors were enriched at least 2 fold, the big challenge was to filter out the important ones. Here, a STRING pathway analysis proved to be the best option. Subsequently, the identified hits were validated with the help of inhibitors and a second, individualised small interfering RNA-based screen. In the course of this work two important steps were identified, that are critical for host cell death: the first is bacterial invasion, the second phagosomal escape. The second step is obligatory for intracellular bacterial replication and subsequent host cell death. Invasion in turn is determining for all following events. Accordingly, the effect of the identified factors towards these two crucial steps was determined. Under screening conditions, escape was indirectly measured via intracellular replication. Three inhibitors (JNKII, Methyl-beta-cyclodeytrin, 9-Phenantrol) could be identified for the invasion process. In addition, siRNAs targeted against 16 different genes (including CAPN2, CAPN4 and PIK3CG), could significantly reduce bacterial invasion. Seven siRNAs (FPR2, CAPN4, JUN, LYN, HRAS, AKT1, ITGAM) were able to inhibit intracellular replication significantly. Further studies showed that the IP3 receptor inhibitor 2-APB, the calpain inhibitor calpeptin and the proteasome inhibitor MG-132 are able to prevent phagosomal escape and as a consequence intracellular replication and host cell death. In this context the role of calpains, calcium, the proteasome and the mitochondrial membrane potential was further investigated in cell culture. Here, an antagonistic behaviour of calpain 1 and 2 during bacterial invasion was observed. Intracellular calcium signalling plays a major role, since its inhibition protects host cells from death. Beside this, the loss of mitochondrial membrane potential is characteristic for S. aureus infection but not responsible for host cell death. The reduction of membrane potential can be significantly diminished by the inhibition of the mitochondrial Na+/Ca2+ exchanger. All together, this work shows that human host cells massively contribute to different steps in S. aureus infection rather than being simply killed by bacterial pore-forming toxins. Various individual host cell factors were identified, which contribute either to invasion or to phagosomal escape and therefore to S. aureus induced cytotoxicity. Finally, several inhibitors of S. aureus infection were identified. One of them, 2-APB, was already tested in a sepsis mouse model and reduced bacterial load of kidneys. Thus, this study shows valuable evidence for novel treatment options against S. aureus infections, based on the manipulation of host cell signalling cascades.},
  subject      = {Staphylococcus aureus},
  language  = {en}
}
@article{BlaettnerDasPaprotkaetal.2016,
  author    = {Bl{\"a}ttner, Sebastian and Das, Sudip and Paprotka, Kerstin and Eilers, Ursula and Krischke, Markus and Kretschmer, Dorothee and Remmele, Christian W. and Dittrich, Marcus and M{\"u}ller, Tobias and Schuelein-Voelk, Christina and Hertlein, Tobias and Mueller, Martin J. and Huettel, Bruno and Reinhardt, Richard and Ohlsen, Knut and Rudel, Thomas and Fraunholz, Martin J.},
  title     = {Staphylococcus aureus Exploits a Non-ribosomal Cyclic Dipeptide to Modulate Survival within Epithelial Cells and Phagocytes},
  series = {PLoS Pathogens},
  volume    = {12},
  journal   = {PLoS Pathogens},
  number    = {9},
  doi       = {10.1371/journal.ppat.1005857},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-180380},
  year      = {2016},
  abstract  = {Community-acquired (CA) Staphylococcus aureus cause various diseases even in healthy individuals. Enhanced virulence of CA-strains is partly attributed to increased production of toxins such as phenol-soluble modulins (PSM). The pathogen is internalized efficiently by mammalian host cells and intracellular S. aureus has recently been shown to contribute to disease. Upon internalization, cytotoxic S. aureus strains can disrupt phagosomal membranes and kill host cells in a PSM-dependent manner. However, PSM are not sufficient for these processes. Here we screened for factors required for intracellular S. aureus virulence. We infected escape reporter host cells with strains from an established transposon mutant library and detected phagosomal escape rates using automated microscopy. We thereby, among other factors, identified a non-ribosomal peptide synthetase (NRPS) to be required for efficient phagosomal escape and intracellular survival of S. aureus as well as induction of host cell death. By genetic complementation as well as supplementation with the synthetic NRPS product, the cyclic dipeptide phevalin, wild-type phenotypes were restored. We further demonstrate that the NRPS is contributing to virulence in a mouse pneumonia model. Together, our data illustrate a hitherto unrecognized function of the S. aureus NRPS and its dipeptide product during S. aureus infection.},
  language  = {en}
}
@article{DaryaeeChangSchiebeletal.2016,
  author    = {Daryaee, Fereidoon and Chang, Andrew and Schiebel, Johannes and Lu, Yang and Zhang, Zhuo and Kapilashrami, Kanishk and Walker, Stephen G. and Kisker, Caroline and Sotriffer, Christoph A. and Fisher, Stewart L. and Tonge, Peter J.},
  title     = {Correlating drug-target kinetics and in vivo pharmacodynamics: long residence time inhibitors of the FabI enoyl-ACP reductase},
  series = {Chemical Science},
  volume    = {7},
  journal   = {Chemical Science},
  number    = {9},
  doi       = {10.1039/c6sc01000h},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-191218},
  pages     = {5945-5954},
  year      = {2016},
  abstract  = {Drug-target kinetics enable time-dependent changes in target engagement to be quantified as a function of drug concentration. When coupled to drug pharmacokinetics (PK), drug-target kinetics can thus be used to predict in vivo pharmacodynamics (PD). Previously we described a mechanistic PK/PD model that successfully predicted the antibacterial activity of an LpxC inhibitor in a model of Pseudomonas aeruginosa infection. In the present work we demonstrate that the same approach can be used to predict the in vivo activity of an enoyl-ACP reductase (FabI) inhibitor in a model of methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) infection. This is significant because the LpxC inhibitors are cidal, whereas the FabI inhibitors are static. In addition P. aeruginosa is a Gram-negative organism whereas MRSA is Gram-positive. Thus this study supports the general applicability of our modeling approach across antibacterial space.},
  language  = {en}
}