@article{MasotaOhlsenSchollmayeretal.2022,
  author    = {Masota, Nelson E. and Ohlsen, Knut and Schollmayer, Curd and Meinel, Lorenz and Holzgrabe, Ulrike},
  title     = {Isolation and characterization of galloylglucoses effective against multidrug-resistant strains of Escherichia coli and Klebsiella pneumoniae},
  series = {Molecules},
  volume    = {27},
  journal   = {Molecules},
  number    = {15},
  issn      = {1420-3049},
  doi       = {10.3390/molecules27155045},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-286179},
  year      = {2022},
  abstract  = {The search for new antibiotics against multidrug-resistant (MDR), Gram-negative bacteria is crucial with respect to filling the antibiotics development pipeline, which is subject to a critical shortage of novel molecules. Screening of natural products is a promising approach for identifying antimicrobial compounds hosting a higher degree of novelty. Here, we report the isolation and characterization of four galloylglucoses active against different MDR strains of Escherichia coli and Klebsiella pneumoniae. A crude acetone extract was prepared from Paeonia officinalis Linnaeus leaves, and bioautography-guided isolation of active compounds from the extract was performed by liquid-liquid extraction, as well as open column, flash, and preparative chromatographic methods. Isolated active compounds were characterized and elucidated by a combination of spectroscopic and spectrometric techniques. In vitro antimicrobial susceptibility testing was carried out on E. coli and K. pneumoniae using 2 reference strains and 13 strains hosting a wide range of MDR phenotypes. Furthermore, in vivo antibacterial activities were assessed using Galleria mellonella larvae, and compounds 1,2,3,4,6-penta-O-galloyl-β-d-glucose, 3-O-digalloyl-1,2,4,6-tetra-O-galloyl-β-d-glucose, 6-O-digalloyl-1,2,3,4-tetra-O-galloyl-β-d-glucose, and 3,6-bis-O-digalloyl-1,2,4-tri-O-galloyl-β-d-glucose were isolated and characterized. They showed minimum inhibitory concentration (MIC) values in the range of 2-256 µg/mL across tested bacterial strains. These findings have added to the number of known galloylglucoses from P. officinalis and highlight their potential against MDR Gram-negative bacteria.},
  language  = {en}
}
@article{ElMoualiGerovacMineikaitėetal.2021,
  author    = {El Mouali, Youssef and Gerovac, Milan and Mineikaitė, Raminta and Vogel, J{\"o}rg},
  title     = {In vivo targets of Salmonella FinO include a FinP-like small RNA controlling copy number of a cohabitating plasmid},
  series = {Nucleic Acids Research},
  volume    = {49},
  journal   = {Nucleic Acids Research},
  number    = {9},
  doi       = {10.1093/nar/gkab281},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-261072},
  pages     = {5319-5335},
  year      = {2021},
  abstract  = {FinO-domain proteins represent an emerging family of RNA-binding proteins (RBPs) with diverse roles in bacterial post-transcriptional control and physiology. They exhibit an intriguing targeting spectrum, ranging from an assumed single RNA pair (FinP/traJ) for the plasmid-encoded FinO protein, to transcriptome-wide activity as documented for chromosomally encoded ProQ proteins. Thus, the shared FinO domain might bear an unusual plasticity enabling it to act either selectively or promiscuously on the same cellular RNA pool. One caveat to this model is that the full suite of in vivo targets of the assumedly highly selective FinO protein is unknown. Here, we have extensively profiled cellular transcripts associated with the virulence plasmid-encoded FinO in Salmonella enterica. While our analysis confirms the FinP sRNA of plasmid pSLT as the primary FinO target, we identify a second major ligand: the RepX sRNA of the unrelated antibiotic resistance plasmid pRSF1010. FinP and RepX are strikingly similar in length and structure, but not in primary sequence, and so may provide clues to understanding the high selectivity of FinO-RNA interactions. Moreover, we observe that the FinO RBP encoded on the Salmonella virulence plasmid controls the replication of a cohabitating antibiotic resistance plasmid, suggesting cross-regulation of plasmids on the RNA level.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Hoer2020,
  author    = {H{\"o}r, Jens},
  title     = {Discovery of RNA/protein complexes by Grad-seq},
  doi       = {10.25972/OPUS-21181},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-211811},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2020},
  abstract  = {Complex formation between macromolecules constitutes the foundation of most cellular processes. Most known complexes are made up of two or more proteins interacting in order to build a functional entity and therefore enabling activities which the single proteins could otherwise not fulfill. With the increasing knowledge about noncoding RNAs (ncRNAs) it has become evident that, similar to proteins, many of them also need to form a complex to be functional. This functionalization is usually executed by specific or global RNA-binding proteins (RBPs) that are specialized binders of a certain class of ncRNAs. For instance, the enterobacterial global RBPs Hfq and ProQ together bind >80 \% of the known small regulatory RNAs (sRNAs), a class of ncRNAs involved in post-transcriptional regulation of gene expression. However, identification of RNA-protein interactions so far was performed individually by employing low-throughput biochemical methods and thereby hindered the discovery of such interactions, especially in less studied organisms such as Gram-positive bacteria. Using gradient profiling by sequencing (Grad-seq), the present thesis aimed to establish high-throughput, global RNA/protein complexome resources for Escherichia coli and Streptococcus pneumoniae in order to provide a new way to investigate RNA-protein as well as protein-protein interactions in these two important model organisms. In E. coli, Grad-seq revealed the sedimentation profiles of 4,095 (∼85 \% of total) transcripts and 2,145 (∼49 \% of total) proteins and with that reproduced its major ribonucleoprotein particles. Detailed analysis of the in-gradient distribution of the RNA and protein content uncovered two functionally unknown molecules—the ncRNA RyeG and the small protein YggL—to be ribosomeassociated. Characterization of RyeG revealed it to encode for a 48 aa long, toxic protein that drastically increases lag times when overexpressed. YggL was shown to be bound by the 50S subunit of the 70S ribosome, possibly indicating involvement of YggL in ribosome biogenesis or translation of specific mRNAs. S. pneumoniae Grad-seq detected 2,240 (∼88 \% of total) transcripts and 1,301 (∼62 \% of total) proteins, whose gradient migration patterns were successfully reconstructed, and thereby represents the first RNA/protein complexome resource of a Gram-positive organism. The dataset readily verified many conserved major complexes for the first time in S. pneumoniae and led to the discovery of a specific interaction between the 3'!5' exonuclease Cbf1 and the competence-regulating ciadependent sRNAs (csRNAs). Unexpectedly, trimming of the csRNAs by Cbf1 stabilized the former, thereby promoting their inhibitory function. cbf1 was further shown to be part of the late competence genes and as such to act as a negative regulator of competence.},
  subject      = {Multiproteinkomplex},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Leimbach2017,
  author    = {Leimbach, Andreas},
  title     = {Genomics of pathogenic and commensal \(Escherichia\) \(coli\)},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-154539},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2017},
  abstract  = {High-throughput sequencing (HTS) has revolutionized bacterial genomics. Its unparalleled sensitivity has opened the door to analyzing bacterial evolution and population genomics, dispersion of mobile genetic elements (MGEs), and within-host adaptation of pathogens, such as Escherichia coli. One of the defining characteristics of intestinal pathogenic E. coli (IPEC) pathotypes is a specific repertoire of virulence factors (VFs). Many of these IPEC VFs are used as typing markers in public health laboratories to monitor outbreaks and guide treatment options. Instead, extraintestinal pathogenic E. coli (ExPEC) isolates are genotypically diverse and harbor a varied set of VFs -- the majority of which also function as fitness factors (FFs) for gastrointestinal colonization. The aim of this thesis was the genomic characterization of pathogenic and commensal E. coli with respect to their virulence- and antibiotic resistance-associated gene content as well as phylogenetic background. In order to conduct the comparative analyses, I created a database of E. coli VFs, ecoli_VF_collection, with a focus on ExPEC virulence-associated proteins (Leimbach, 2016b). Furthermore, I wrote a suite of scripts and pipelines, bac-genomics-scripts, that are useful for bacterial genomics (Leimbach, 2016a). This compilation includes tools for assembly and annotation as well as comparative genomics analyses, like multi-locus sequence typing (MLST), assignment of Clusters of Orthologous Groups (COG) categories, searching for protein homologs, detection of genomic regions of difference (RODs), and calculating pan-genome-wide association statistics. Using these tools we were able to determine the prevalence of 18 autotransporters (ATs) in a large, phylogenetically heterogeneous strain panel and demonstrate that many AT proteins are not associated with E. coli pathotypes. According to multivariate analyses and statistics the distribution of AT variants is instead significantly dependent on phylogenetic lineages. As a consequence, ATs are not suitable to serve as pathotype markers (Zude et al., 2014). During the German Shiga toxin-producing E. coli (STEC) outbreak in 2011, the largest to date, we were one of the teams capable of analyzing the genomic features of two isolates. Based on MLST and detection of orthologous proteins to known E. coli reference genomes the close phylogenetic relationship and overall genome similarity to enteroaggregative E. coli (EAEC) 55989 was revealed. In particular, we identified VFs of both STEC and EAEC pathotypes, most importantly the prophage-encoded Shiga toxin (Stx) and the pAA-type plasmid harboring aggregative adherence fimbriae. As a result, we could show that the epidemic was caused by an unusual hybrid pathotype of the O104:H4 serotype. Moreover, we detected the basis of the antibiotic multi-resistant phenotype on an extended-spectrum beta-lactamase (ESBL) plasmid through comparisons to reference plasmids. With this information we proposed an evolutionary horizontal gene transfer (HGT) model for the possible emergence of the pathogen (Brzuszkiewicz et al., 2011). Similarly to ExPEC, E. coli isolates of bovine mastitis are genotypically and phenotypically highly diverse and many studies struggled to determine a positive association of putative VFs. Instead the general E. coli pathogen-associated molecular pattern (PAMP), lipopolysaccharide (LPS), is implicated as a deciding factor for intramammary inflammation. Nevertheless, a mammary pathogenic E. coli (MPEC) pathotype was proposed presumably encompassing strains more adapted to elicit bovine mastitis with virulence traits differentiating them from commensals. We sequenced eight E. coli isolates from udder serous exudate and six fecal commensals (Leimbach et al., 2016). Two mastitis isolate genomes were closed to a finished-grade quality (Leimbach et al., 2015). The genomic sequence of mastitis-associated E. coli (MAEC) strain 1303 was used to elucidate the biosynthesis gene cluster of its O70 LPS O-antigen. We analyzed the phylogenetic genealogy of our strain panel plus eleven bovine-associated E. coli reference strains and found that commensal or MAEC could not be unambiguously allocated to specific phylogroups within a core genome tree of reference E. coli. A thorough gene content analysis could not identify functional convergence of either commensal or MAEC, instead both have only very few gene families enriched in either pathotype. Most importantly, gene content and ecoli_VF_collection analyses showed that no virulence determinants are significantly associated with MAEC in comparison to bovine fecal commensals, disproving the MPEC hypothesis. The genetic repertoire of bovine-associated E. coli, again, is dominated by phylogenetic background. This is also mostly the case for large virulence-associated E. coli gene cluster previously associated with mastitis. Correspondingly, MAEC are facultative and opportunistic pathogens recruited from the bovine commensal gastrointestinal microbiota (Leimbach et al., 2017). Thus, E. coli mastitis should be prevented rather than treated, as antibiotics and vaccines have not proven effective. Although traditional E. coli pathotypes serve a purpose for diagnostics and treatment, it is clear that the current typing system is an oversimplification of E. coli's genomic plasticity. Whole genome sequencing (WGS) revealed many nuances of pathogenic E. coli, including emerging hybrid or heteropathogenic pathotypes. Diagnostic and public health microbiology need to embrace the future by implementing HTS techniques to target patient care and infection control more efficiently.},
  subject      = {Escherichia coli},
  language  = {en}
}
@article{OkoroBarquistConnoretal.2015,
  author    = {Okoro, Chinyere K. and Barquist, Lars and Connor, Thomas R. and Harris, Simon R. and Clare, Simon and Stevens, Mark P. and Arends, Mark J. and Hale, Christine and Kane, Leanne and Pickard, Derek J. and Hill, Jennifer and Harcourt, Katherine and Parkhill, Julian and Dougan, Gordon and Kingsley, Robert A.},
  title     = {Signatures of adaptation in human invasive Salmonella Typhimurium ST313 populations from sub-Saharan Africa},
  series = {PLoS Neglected Tropical Diseases},
  volume    = {9},
  journal   = {PLoS Neglected Tropical Diseases},
  number    = {3},
  doi       = {10.1371/journal.pntd.0003611},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-143779},
  pages     = {e0003611},
  year      = {2015},
  abstract  = {Two lineages of Salmonella enterica serovar Typhimurium (S. Typhimurium) of multi-locus sequence type ST313 have been linked with the emergence of invasive Salmonella disease across sub-Saharan Africa. The expansion of these lineages has a temporal association with the HIV pandemic and antibiotic usage. We analysed the whole genome sequence of 129 ST313 isolates representative of the two lineages and found evidence of lineage-specific genome degradation, with some similarities to that observed in S. Typhi. Individual ST313 S. Typhimurium isolates exhibit a distinct metabolic signature and modified enteropathogenesis in both a murine and cattle model of colitis, compared to S. Typhimurium outside of the ST313 lineages. These data define phenotypes that distinguish ST313 isolates from other S. Typhimurium and may represent adaptation to a distinct pathogenesis and lifestyle linked to an-immuno-compromised human population.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Schiller2014,
  author    = {Schiller, Roswitha Dorothee},
  title     = {Studien zu Virulenzeigenschaften typischer und atypischer uropathogener Escherichia coli},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-103907},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2014},
  abstract  = {Die Forschungsergebnisse der letzten Jahre liefern immer mehr Hinweise darauf, dass eine klare Unterscheidung von Fitness- und Virulenzfaktoren in vielen F{\"a}llen, insbesondere bei extraintestinal pathogenen Escherichia coli, nicht m{\"o}glich ist. So l{\"a}sst sich auch bei Harnwegsinfektionen verursachenden E. coli den bakteriellen und teils stammspezifischen Faktoren oftmals nicht eindeutig eine typische Virulenz- oder Fitness-assoziierte Funktion zuordnen. Zudem werden in neueren Studien immer h{\"a}ufiger atypische uropathogene Isolate von E. coli beschrieben, die in ihrem „Virulenzrepertoire" deutlich von typischen uropathogenen E. coli (UPEC) abweichen, da sie keine klassischen UPEC-Virulenzfaktoren aufweisen. In dieser Arbeit wurden daher Virulenzeigenschaften typischer als auch atypischer UPEC untersucht. Der Effekt eines bestimmten bakteriellen Faktors auf den Wirtsorganismus wird teilweise indirekt durch sekund{\"a}re Modifikation bedingt. Dies offenbart sich beispielsweise am Autotransporterprotein AIDA-I, dessen Konformation durch posttranslationale Glykosylierung stabilisiert wird, wodurch es seine Funktionalit{\"a}t als Adh{\"a}sin erh{\"a}lt. Da bisherige Studien zum AIDA-I homologen Autotransporterprotein Antigen 43 (Ag43) auf der Analyse von k{\"u}nstlich glykosyliertem Protein basieren, lag ein Schwerpunkt dieser Arbeit auf der Untersuchung der nat{\"u}rlichen Glykosylierung von Ag43 in UPEC Stamm 536. Es zeigte sich, dass beide Ag43-Varianten von E. coli Stamm 536 nat{\"u}rlicherweise glykosyliert vorliegen, der Grad der Glykosylierung jedoch wesentlich geringer ausf{\"a}llt als bei nat{\"u}rlich glykosyliertem AIDA-I. Inwieweit die nat{\"u}rliche Glykosylierung von Ag43 zu dessen Funktionalit{\"a}t beitr{\"a}gt, kann erst durch die Identifizierung der f{\"u}r die Ag43-Glykosylierung verantwortlichen Glykosyltransferase gekl{\"a}rt werden. Die in silico-Analyse des Genoms von UPEC Stamm 536 f{\"u}r potentielle Glykosyltransferasen von Ag43 lieferte neun Kandidatengene. Die Gene wurde teils im Wildtyp-Hintergrund, teils im rfaH-negativen Hintergrund von E. coli Stamm 536 deletiert und die Mutanten im Anschluss ph{\"a}notypisch charakterisiert. Die Deletion der Kandidatengene waaF, waaG und waaQ, die f{\"u}r Glykosyltransferasen des LPS-Biosynthesesystems kodieren, f{\"u}hrte zu den deutlichsten Unterschieden in Bezug auf Motilit{\"a}t, Curli/Zellulose-Produktion, H{\"a}molyseaktivit{\"a}t und Expression von Typ 1 Fimbrien. Der Einfluss des „knock-out" der Kandidatengene auf die Glykosylierung von Ag43 muss in weiterf{\"u}hrenden Studien untersucht werden. Zur Charakterisierung des uropathogenen Virulenzpotentials verschiedener E. coli St{\"a}mme in vivo hat sich in den letzten Jahren das murine Modell der aufsteigenden Harnwegsinfektion etabliert. Mit Hilfe dieses Modells wurden in der vorliegenden Arbeit sowohl spezifische Deletionsmutanten prototypischer UPEC als auch atypische E. coli Harnwegsisolate bez{\"u}glich ihrer Urovirulenz getestet und verglichen. Bei der Untersuchung der klassischen UPEC lag der Fokus auf der m{\"o}glichen Urovirulenzmodulation durch die folgenden spezifischen Faktoren: dem Autotransporterprotein Ag43, dem „Response regulator" UvrY, dem Polyketid Colibactin sowie dem Exopolysaccharid poly-β-1,6-N-Acetylglucosamin (PGA). F{\"u}r Ag43 war bei der Etablierung einer Harnwegsinfektion keine eindeutige Funktion feststellbar. Es ist jedoch denkbar, dass Ag43 zur Langzeitpersistenz im Harnwegstrakt beitragen kann, was in weiteren Studien belegt werden sollte. Die Expression von UvrY in der nat{\"u}rlichen uvrY-Deletionsmutante UPEC Stamm 536 ließ keine Erh{\"o}hung des Urovirulenzpotentials im Mausmodell erkennen. In diesem Zusammenhang konnte allerdings gezeigt werden, dass die Expression des Genotoxins Colibactin in UPEC Stamm 536 dessen Virulenz signifikant herabsetzte. Die Untersuchungen zur Relevanz des Exopolysaccharids PGA belegen deutlich, dass PGA f{\"u}r die Langzeitpersistenz von E. coli im murinen Harnwegstrakt ben{\"o}tigt wird. F{\"u}r die initiale Kolonisierung scheint PGA hingegen keine Bedeutung zu haben. F{\"u}r atypische UPEC Isolate, die Charakteristika von STEC und EAEC zeigen und sich in ihrem Virulenzmuster deutlich von prototypischen UPEC unterscheiden, ließ sich im murinen Modell der aufsteigenden Harnwegsinfektion, verglichen mit dem UPEC Modellorganismus 536, ein {\"a}hnliches, teils sogar erh{\"o}htes uropathogenes Virulenzpotential nachweisen. Die Ergebnisse der Arbeit untermauern somit die heutige Vorstellung bez{\"u}glich der Entwicklung und Etablierung einer Harnwegsinfektion, dass verschiedene E. coli St{\"a}mme unterschiedliche (Kontroll-) Mechanismen entwickelt haben, um erfolgreich den Harnwegstrakt kolonisieren und eine Infektion ausl{\"o}sen zu k{\"o}nnen. Zudem weisen sie darauf hin, dass diese F{\"a}higkeit nicht auf Isolate typischer phylogenetischer UPEC Entwicklungslinien beschr{\"a}nkt und auf das Vorhandensein charakteristischer UPEC Virulenzfaktoren angewiesen ist.},
  subject      = {Escherichia coli},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Troge2012,
  author    = {Troge, Anja},
  title     = {Studien am Flagellensystem des Escherichia coli Stammes Nissle 1917 (EcN) im Hinblick auf seine Funktion als Probiotikum},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-74201},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2012},
  abstract  = {Escherichia coli Nissle 1917 (EcN) geh{\"o}rt zu den am besten untersuchten und charakterisierten probiotischen Bakterienst{\"a}mmen. Seit Beginn des letzten Jahrhunderts wird er als Medikament eingesetzt, um verschiedene Darmerkrankungen wie z.B. Diarrh{\"o}e, entz{\"u}ndliche Darmerkrankungen und Verstopfung zu behandeln. Die Flagelle des EcN vermittelt Beweglichkeit und kann die Produktion von humanem β-Defensin 2 (hBD2) durch Epithelzellen induzieren. Somit ist dieses Organell direkt in die probiotische Funktion des EcN involviert. Es konnte gezeigt werden, dass die Flagellen anderer Bakterien, wie z.B. dem probiotischen Stamm Bacillus cereus CH oder den pathogenen St{\"a}mmen Pseudomonas aeruginosa und Clostridium difficile, die Adh{\"a}sion an intestinalen Mucus, welcher von Epithelzellen sekretiert wird, vermitteln. Allerdings blieb unklar, welcher Teil der Flagelle an welche Mucuskomponente bindet. Die F{\"a}higkeit effizient an Wirtgewebe zu adh{\"a}rieren wird als wichtiges Attribut eines probiotischen Stammes angesehen. Ex vivo Adh{\"a}sionsstudien mit Kryoschnitten humaner Darmbiopsien haben gezeigt, dass die Flagelle des EcN in die effiziente Adh{\"a}sion an humanes Darmgewebe involviert sein muss. Aus diesem Grund wurde in dieser Arbeit die Funktion der Flagelle des EcN als Adh{\"a}sin untersucht. Zun{\"a}chst wurde die hyperflagellierte Variante EcN ATHF isoliert und durch verschiedene Experimente, z.B. Schw{\"a}rmagartests und Elektronenmikroskopie, charakterisiert. Weitere ex vivo Adh{\"a}sionsstudien mit EcN ATHF zeigten eine h{\"o}here Adh{\"a}sionseffizienz dieser hyperflagellierten Variante und best{\"a}tigten damit die Rolle der Flagelle bei der effizienten Adh{\"a}sion von EcN an die Kryoschnitte der humanen Darmbiopsien. Interessanterweise fungierte die Flagelle in in vitro Studien mit den humanen Epithelzellen Caco-2 und T24 nicht als Adh{\"a}sin. Diese Unterschiede zwischen den in vitro und ex vivo Studien f{\"u}hrten zu der Annahme, dass die Flagelle des EcN in vivo die Adh{\"a}sion an Mucus vermittelt, welcher von den Caco-2- und T24-Zellen nicht produziert wird, aber in den Kryoschnitten der Darmbiopsien nachgewiesen wurde. Diese Vermutung wurde durch in vitro Adh{\"a}sionsstudien mit der Mucin-produzierenden Epithelzelllinie LS174-T best{\"a}tigt, da die Flagellen f{\"u}r eine effektive Adh{\"a}sion an diese Zellen essentiell waren. Zudem reduzierte die Pr{\"a}inkubation flagellierter EcN-St{\"a}mme mit Mucin2 ihre Adh{\"a}sionseffizienz an Kryoschnitte humaner Darmbiopsien. Um die direkte Interaktion zwischen Flagellen des EcN Wildtyps und Mucus zu zeigen, wurde ein ELISA etabliert. Es konnte eine direkte konzentrationsabh{\"a}ngige Interaktion zwischen isolierten Flagellen des EcN Wildtyps und Mucin2, bzw. humanem Mucus (Kolon) beobachtet werden. Interessanterweise konnte keine Interaktion zwischen isolierten Flagellen des EcN Wildtyps und murinem Mucus (Duodenum, Ileum, Caecum, Colon) festgestellt werden. Dies weist darauf hin, dass die Mucuszusammensetzung zwischen verschiedenen Spezies variiert. Verschiedene Kohlenhydrate, welche bekannte Mucusbestandteile sind, wurden auf ihre Interaktion mit der Flagelle von EcN getestet und Gluconat wurde als ein Rezeptor identifiziert. Die Pr{\"a}inkubation isolierter Flagellen mit Gluconat reduzierte ihre Interaktion mit Mucin2, bzw. humanem Mucus signifikant. Zudem wurde die oberfl{\"a}chenexponierte Dom{\"a}ne D3 des Flagellins, der Hauptuntereinheit der Flagelle, als m{\"o}glicher Interaktionspartner von Mucin2, bzw. humanem Mucus ausgeschlossen. Flagellen, die aus einer Dom{\"a}ne D3 Deletionsmutante isoliert wurden, zeigten sogar eine effizientere Bindung an Mucin2, bzw. humanen Mucus. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass {\"A}nderungen des pH-Wertes signifikante Effekte auf die Interaktion zwischen Mucus und isolierten Flagellen hatten, vermutlich aufgrund von Konformations{\"a}nderungen. Zusammenfassend wurde in dieser Arbeit die Flagelle als neues und scheinbar wichtigstes Adh{\"a}sin in vivo f{\"u}r den probiotischen Stamm EcN identifiziert. Hierf{\"u}r wurden sowohl eine hyperflagellierte Variante, eine ΔfliC Mutante, sowie der dazugeh{\"o}rige komplementierte Stamm verwendet. EcN ist zudem der erste probiotische Stamm f{\"u}r den eine direkte Bindung der Flagellen an humanen Mucus nachgewiesen werden konnte. Die Mucuskomponente Gluconat konnte dabei als wichtiger Rezeptor identifiziert werden. Da einige pathogene Bakterien ihre Flagelle zur Adh{\"a}sion an Wirtsgewebe nutzen, k{\"o}nnte dieses Organell EcN dazu bef{\"a}higen, mit Pathogenen um die erfolgreiche Kolonisierung des Darms zu konkurrieren, was als wichtige Eigenschaft eines Probiotikums betrachtet wird.},
  subject      = {Escherichia coli},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Seo2012,
  author    = {Seo, Ean Jeong},
  title     = {Construction of recombinant E. coli Nissle 1917 (EcN) strains for the expression and secretion of defensins},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-72005},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2012},
  abstract  = {Der probiotische Escherichia coli Stamm Nissle 1917 (EcN) ist eines der wenigen Probiotika, die als aktive Komponente eines Medikaments in mehreren L{\"a}ndern zugelassen sind. Am besten ist die Wirksamkeit des EcN f{\"u}r die Remissionserhaltung von an Colitis Ulcerosa leidenden Patienten dokumentiert. Diese F{\"a}higkeit ist vermutlich darauf zur{\"u}ckzuf{\"u}hren, dass EcN in der Lage ist die Produktion des humanen beta-Defensins 2 (HBD2) mittels seiner Flagelle zu Induzieren. In dieser Studie wurden rekombinante EcN St{\"a}mme konstruiert, die ein Defensin zu produzieren verm{\"o}gen. Zu diesem Zweck wurden Kodon-optimierte Defensingene in Expressionsplasmidvektoren kloniert, die entweder die Proform mit der Signalsequenz oder die reife Defensinform des humanen -Defensins 5 (HD5) oder des humanen -Defensins 2 (HBD2) unter der Kontrolle des T7-Promotors kodieren. Die Synthese dieser Defensine wurde mittels Western-Blot nach der Induktion der Expression und der Lyse der rekombinanten EcN St{\"a}mme demonstriert. Das rekombinante reife HBD2 mit einem N-terminalen His-Tag konnte mittels Ni-S{\"a}ulen-Chromatographie aufgereinigt werden. Das so gewonnene HBD2 zeigte antimikrobielle Aktivit{\"a}t gegen E. coli, Salmonella enterica Serovar Typhimurium und Listeria monocytogenes. In einem zweiten Ansatz wurde der Teil des HBD2-Gens mit dem yebF-Gen fusioniert, der das reife HBD2 kodiert. Das resultierende Fusionsprotein YebFMHBD2 wurde von dem entsprechenden EcN Stamm nach Induktion der Expression sekretiert. Die Pr{\"a}senz von YebFMHBD2 im Medium war nicht das Ergebnis von Zellyse wie Western-Blots spezifisch f{\"u}r die -Galaktosidase und das Maltose-Bindeprotein mit dem Kultur{\"u}berstand zeigten. Dieser Kultur{\"u}berstand inhibierte das Wachstum von E. coli, Salmonella enterica Serovar Typhimurium und Listeria monocytogenes nach Dialyse und Aufkonzentration sowohl in Agardiffusionsassays als auch in Fl{\"u}ssigcokultur. Damit konnte gezeigt werden, dass EcN ein f{\"u}r die Produktion von bestimmten humanen Defensinen geeignetes Probiotikum darstellt. EcN ist bei der Behandlung von Morbus Crohn Patienten nicht aktiv. Dies ist vermutlich in der genetisch bedingten Unf{\"a}higkeit zur ausreichenden Defensinproduktion solcher Individuen begr{\"u}ndet. Als ein erster Schritt in der Entwicklung von alternativen Ans{\"a}tzen zur Behandlung Morbus Crohn Patienten wurden in dieser Arbeit EcN St{\"a}mme konstruiert, die in der Lage sind HD5 oder HBD2 zu produzieren.},
  subject      = {Escherichia coli},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Frank2010,
  author    = {Frank, Astrid Christina},
  title     = {Untersuchungen zur Verbreitung von Pathogenit{\"a}tsinseln unter pathogenen Escherichia coli},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-54111},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2010},
  abstract  = {Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen erstmals die weite Verbreitung des IS100 innerhalb der Spezies E. coli und große {\"A}hnlichkeiten bez{\"u}glich der chromosomalen Lokalisationen einzelner Kopien in einem heterogenen Kollektiv von E. coli-St{\"a}mmen.},
  subject      = {Escherichia coli},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Reichardt2010,
  author    = {Reichardt, Elisabeth},
  title     = {Untersuchungen zur Verbreitung von Virulenzfaktoren extraintestinal pathogener Escherichia coli-St{\"a}mme bei Isolaten boviner Mastitiden},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-53884},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2010},
  abstract  = {In dieser Arbeit werden die Ergebnisse der molekular-epidemiologischen Analyse von Virulenzgenen im Genom von insgesamt 222 Escherichia coli (E. coli)-Isolaten dargestellt, die von Mastitis-F{\"a}llen bei Rindern isoliert wurden. Mit Hilfe der Multiplex-Polymerase-Kettenreaktion wurde die Verbreitung von 42 potentiellen Virulenzfaktor-Genen extraintestinal pathogener E. coli (ExPEC) analysiert. Neben der quantitativen Bestimmung des Vorkommens jedes Einzelgens wurde in dieser Arbeit eine differenzierte Auswertung von Genkombinationen bei E. coli Mastitis-Isolaten vorgenommen. Diese ermittelten genetischen Muster werden zur 1. Pr{\"a}valenz der in der Gesamtheit der Isolate, 2. Pr{\"a}valenz in den phylogenetischen ECOR-Gruppen, 3. akut klinischen und chronischen Mastitis-Episoden und 4. dem Vorkommen spezifisch tierpathogener Adh{\"a}sine korreliert. Die Mastitis-Isolate konnten aufgrund der Virulenzmarkerverteilung und Phylogenie keinem bestimmten charakteristischen Pathotyp zugeordnet werden. Die {\"u}berwiegende Mehrzahl der Mastitis-Isolate zeigte aufgrund einer geringen Pr{\"a}valenz Virulenz-assoziierter Gene sowie der Zugeh{\"o}rigkeit zu den phylogenetischen Entwicklungslinien A und B1 ein geringes Virulenzpotential extraintestinal pathogener E. coli. Die Mehrzahl der St{\"a}mme enthielt eine singul{\"a}re Virulenzdeterminante (83 St{\"a}mme; 37,4 \%), eine Zweierkombination (69 St{\"a}mme; 31,1 \%) oder eine Dreierkombination von Virulenzgenen (34 St{\"a}mme; 15,3 \%). Vier Gene f{\"u}r Virulenzfaktoren in Kombination zeigten sich lediglich in sieben St{\"a}mmen (3,1 \%). Insbesondere die Anwesenheit von 5 bis 18 differenten Virulenzgenen pro Genom traten nur mit einer geringen Frequenz in zusammen 16 Isolaten (7,2 \%) auf. Das absolut h{\"a}ufigste Virulenz-assoziierte Gen, das nachgewiesen wurde, war fimH, das f{\"u}r die mannosespezifische Adh{\"a}sinuntereinheit der Typ1-Fimbrien kodiert. Insgesamt gaben 88,7 \% aller 222 untersuchten St{\"a}mme ein positives Signal in der Multiplex-PCR, und zwar 89,9 \% der 199 klinischen Isolate sowie 85,7 \% der Isolate chronischer Mastitiden. In etwa der H{\"a}lfte aller untersuchten St{\"a}mme trat auch das Gen traT auf, das Serumresistenz vermittelt (43,7 \%). Die Genkombination fimH-traT wurde in wechselnden Konstellationen in insgesamt 83 St{\"a}mmen (37,3 \%) gefunden. Sie ist damit die h{\"a}ufigste Virulenzgenkombination in den untersuchten E. coli-Genomen mit multiplen Virulenzdeterminanten. Da bei Rinder-Mastitis besonders in den schweren F{\"a}llen systemische Verl{\"a}ufe f{\"o}rdernde Faktoren wie Serumresistenz eine bedeutende Rolle spielen, k{\"o}nnte hier eine Selektion auf genetische Kopplung von traT mit fimH vorliegen. Deutlich geringere Pr{\"a}valenzen wiesen die Virulenzgene f{\"u}r α-H{\"a}molysin (hlyA, 10,8 \%), den Yersiniabactinrezeptor (fyuA, 12,2 \%) sowie das ebenfalls an der Serumresistenz beteiligte Gen iss (8,5 \%) auf. Nur 13 (5,8 \%) der 222 E. coli-Isolate besaßen keines der untersuchten Virulenzgene. Das Fehlen bekannter Virulenzgene in diesen St{\"a}mmen deutet darauf hin, dass weitere unber{\"u}cksichtigte Faktoren eine Rolle bei der Virulenz von Mastitisisolaten spielen k{\"o}nnten oder der Status des Wirtsorganismus in diesen F{\"a}llen ausschlaggebend f{\"u}r eine erfolgreiche Infektion des Euters sein k{\"o}nnte. Offensichtlich sind die meisten der untersuchten E. coli- Virulenzfaktoren f{\"u}r die Pathogenese der Rindermastitis von untergeordneter Bedeutung. Von den 222 Isolaten z{\"a}hlten insgesamt 137 St{\"a}mme zur phylogenetischen Linie (ECOR-Gruppe) A, 62 zur ECOR-Gruppe B1, 20 zur ECOR-Gruppe B2 und 14 zur Gruppe D. Die St{\"a}mme, die zu den phylogenetischen Entwicklungslinien A, B1 und D geh{\"o}ren, unterschieden sich hinsichtlich der Pr{\"a}valenz der Virulenzfaktormuster nicht vom Gesamtbild. Lediglich Isolate der ECOR-Gruppe B2 wiesen eine f{\"u}r sie typische H{\"a}ufung von Virulenzgenclustern auf. Das relativ geringe Vorkommen bzw. weitgehende Fehlen (5 von 8) von Adh{\"a}singenen spezifisch tierpathogener E. coli l{\"a}sst darauf schließen, dass bislang beschriebenen Rinder-pathogenen E. coli keine Bedeutung als Verursacher einer Rindermastitis zukommt. F{\"u}r die Analyse der chronischen Verlaufsform der Mastitis standen nur 21 Isolate zur Verf{\"u}gung, die keinen hinreichend gesicherten Vergleich zu den F{\"a}llen mit akuter klinischer Mastitis (199 St{\"a}mme insgesamt) erlauben. Die auff{\"a}llige Zunahme des H{\"a}molysingens hlyA (23,8 \%) gegen{\"u}ber 9,5 \% in den klinischen Isolaten (und 10,8 \% in allen St{\"a}mmen) m{\"u}sste in k{\"u}nftigen Untersuchungen invasiven Verhaltens der ExPEC beobachtet werden. Die Ergebnisse dieser Arbeit legen nahe, dass eine bovine Mastitis durch verschiedene E. coli-Varianten hervorgerufen werden kann und ein großes Potential extraintestinaler Virulenzfaktoren dazu nicht erforderlich ist. Entscheidend ist eine durch das fimH-Gen vermittelte Adh{\"a}sion, in der H{\"a}lfte der untersuchten F{\"a}lle unterst{\"u}tzt durch das Serumresistenz vermittelnde Gen traT.},
  subject      = {Escherichia coli},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Krumbholz2010,
  author    = {Krumbholz, Grit},
  title     = {Untersuchungen zur Struktur, Regulation und Funktion des nichtribosomalen Peptid-Polyketids Colibactin aus E. coli},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-64789},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2010},
  abstract  = {Polyketide (PK) und nichtribosomale Peptide (NRP) sind zwei grosse Klassen von Naturstoffen, die eine grosse Vielfalt hinsichtlich ihrer Struktur und Funktion aufweisen. Sie werden von einer Reihe von Bakterien, Pilzen und Pflanzen als Sekund{\"a}rmetabolite produziert und besitzen eine Vielzahl pharmakologisch wichtiger Aktivit{\"a}ten, wie z.B. antimikrobielle, antimykotische, antitumorale oder antiparasitische Wirkungen. Ein Grossteil der bakteriellen Produzenten findet sich im Phylum Firmicutes, innerhalb der Gattungen Bacillus, Streptomyces und Mycobacterium. In E. coli sind Polyketide und nichtribosomale Proteine von eher geringer Bedeutung, mit Ausnahme der Siderophore Enterobactin und Yersiniabactin. Unerwartet war daher die Identifizierung eines neuen PKS/ NRPS-Gencluster in verschiedenen E. coli-St{\"a}mmen. Das 2006 durch NOUGAYR{\`E}DE et al. zuerst beschriebene Colibactin-Gencluster kodiert f{\"u}r ein hybrides System aus modularen Polyketidsynthasen und nichtribosomalen Peptidsynthetasen sowie f{\"u}r zus{\"a}tzliche editierende Enzyme und einen m{\"o}glichen transkriptionellen Regulator (ClbR). Das Produkt der PKS/NRPS-Synthasen, Colibactin, {\"u}bt in vitro einen zytopathischen Effekt (CPE) auf S{\"a}ugerzelllinien aus. Die zytopathische Aktivit{\"a}t Colibactins zeichnet sich u.a. durch die Induktion von Doppelstrangbr{\"u}chen in der DNA der eukaryotischen Zellen aus. Dar{\"u}ber hinaus kommt es zu einer Unterbrechung des Zellzyklus in der G2-Phase nach einer transienten in vitro Infektion mit Colibactin-positiven Bakterienst{\"a}mmen. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit war besonders die weitere Aufkl{\"a}rung der Struktur des Colibactinclusters sowie die regulatorischen Mechanismen, die die Exression des hybriden nichtribosomalen Peptid-Polyketids von Interesse. Eine Transkriptionsanalyse f{\"u}hrte zur Identifizierung der Transkriptionsstartpunkte der meisten relevanten Gene des Colibactinclusters. Basierend auf diesen neugewonnenen Informationen war eine Sequenzanalyse der upstream-Bereiche der Gene m{\"o}glich, in deren Ergebnis neben den Elementen eines Sigma70-abh{\"a}ngigen Promotors, putative Bindestellen f{\"u}r mehrere Transkriptionsfaktoren identifiziert wurden. Untersuchungen zur Regulation der Colibactinsynthese zeigten, dass die Expression der Colibactin-Gene sowohl unter Kontrolle des Transkriptionsfaktors H-NS als auch des Colibactin-spezifischen Regulators ClbR stehen. Neben der Aufkl{\"a}rung der Struktur und Regulation der Colibactin-Gene bestand das Ziel dieser Arbeit in der Optimierung der Synthese des nichtribosomalen Peptid-Polyketids. Hierf{\"u}r durchgef{\"u}hrte Expressionstudien zeigten einen Einfluss von Fetts{\"a}uren und Indol sowie von der Sauerstoffverf{\"u}gbarkeit auf die Promotoraktivit{\"a}t einzelner Gene des Colibactin-Genclusters. Dar{\"u}berhinaus konnte das pks-Genclusters erfolgreich in Pseudomonas putida KT2440 transferiert werden sowie der Nachweis der Funktionsf{\"a}higkeit Colibactins in diesem Wirtsorganismus nachgewiesen werden. Wenngleich die Stabilit{\"a}t des f{\"u}r diesen Zweck konstruierten Shuttle-Vektors nicht von Dauer ist, konnte gezeigt werden dass Pseudomonas putida prinzipiell als Wirtssystem f{\"u}r die Realisierbarkeit der heterologen Expression von Colibactin, geeignet ist. Zus{\"a}tzlich zur Strukturanalyse des pks-Clusters und den Studien zur Expression der Colibactin-Gene befasste sich die hier vorliegende Arbeit mit der Fragestellung nach der biologischen Funktion Colibactins. Ph{\"a}notypische Untersuchungen zeigen sowohl eine Beeinflussung der Eisenaufnahme als auch der Biofilmbildung durch das nichtribosomale Peptid-Polyketid. Dies sind die ersten Hinweise die zur Aufkl{\"a}rung der Funktion Colibactins beitragen k{\"o}nnten.},
  subject      = {Polyketid-Synthasen},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Bauchart2010,
  author    = {Bauchart, Philippe Michel Paul},
  title     = {Evaluation of the Zoonotic Risk of Escherichia coli Strains involved in Extraintestinal Infections of Humans and Animals. Characterization of New Virulences Factors in ExPEC},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-48848},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2010},
  abstract  = {Avian pathogenic Escherichia coli (APEC) represent a subset of the so-called extraintestinal pathogenic Escherichia coli (ExPEC) pathotype that can cause various extraintestinal infections in humans and animals. APEC are the causative agent of localized colibacillosis or systemic infection in poultry. In this latter case, the syndrome starts as an infection of the upper respiratory tract and develops into a systemic infection. Generally, ExPEC are characterized by a broad variety of virulence-associated factors that may contribute to pathogenesis. Major virulence factors, however, that clearly define this pathotype, have not been identified. Instead, virulence-associated genes of ExPEC and thus also of APEC could be used in a mix-and-match-fashion. Both pathotypes could not be clearly distinguished by molecular epidemiology, and this suggested a hypothetical zoonotic risk caused by APEC. Accordingly, the main scientific question of this study was to characterize common traits as well as differences of APEC and human ExPEC variants that could either support the possible zoonotic risk posed by these pathogenic E. coli strains or indicate factors involved in host specificity. Comparative genomic analysis of selected APEC and human ExPEC isolates of the same serotype indicated that these variants could not be clearly distinguished on the basis of (i) general phenotypes, (ii) phylogeny, (iii) the presence of typical ExPEC virulence genes, and (iv) the presence of pathoadaptive mutations. Allelic variations in genes coding for adhesins such as MatB and CsgA or their regulators MatA and CsgD have been observed, but further studies are required to analyze their impact on pathogenicity. On this background, the second part of this thesis focused on the analysis of differences between human ExPEC and APEC isolates at the gene expression level. The analysis of gene expression of APEC and human ExPEC under growth conditions that mimick their hosts should answer the question whether these bacterial variants may express factors required for their host-specificity. The transcriptomes of APEC strain BEN374 and human ExPEC isolate IHE3034 were compared to decipher whether there was a specific or common behavior of APEC and human ExPEC, in response to the different body temperatures of man (37°C) or poultry (41°C). Only a few genes were induced at 41 °C in each strain relative to growth at 37 °C. The group of down-regulated genes in both strains was markedly bigger and mainly included motility and chemotaxis genes. The results obtained from the transcriptome, genomic as well as phenotypic comparison of human ExPEC and APEC, supports the idea of a potential zoonotic risk of APEC and certain human ExPEC variants. In the third part of the thesis, the focus was set on the characterization of Mat fimbriae, and their potential role during ExPEC infection. Comparison of the mat gene cluster in K-12 strain MG1655 and O18:K1 isolate IHE3034 led to the discovery of differences in (i) DNA sequence, (ii) the presence of transcriptional start and transcription factor binding sites as well as (iii) the structure of the matA upstream region that account for the different regulation of Mat fimbriae expression in these strains. A negative role of the H-NS protein on Mat fimbriae expression was also proven at 20 °C and 37 °C by real-time PCR. A major role of this fimbrial adhesin was demonstrated for biofilm formation, but a significant role of Mat fimbriae for APEC in vivo virulence could not yet be determined. Interestingly, the absence of either a functional matA gene or that of the structural genes matBCDEF independently resulted in upregulation of motility in E. coli strains MG1655 and IHE3034 by a so far unknown mechanism. In conclusion, the results of this thesis indicate a considerable overlap between human and animal ExPEC strains in terms of genome content and phenotypes. It becomes more and more apparent that the presence of a common set of virulence-associated genes among ExPEC strains as well as similar virulence gene expression patterns and phylogenetic backgrounds indicate a significant zoonotic risk of avian-derived E. coli isolates. In addition, new virulence factors identified in human ExPEC may also play a role in the pathogenesis of avian ExPEC.},
  subject      = {Escherichia coli},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Reidl2009,
  author    = {Reidl, Sebastian},
  title     = {Funktionale Charakterisierung an der Biofilmbildung beteiligter Faktoren pathogener und kommensaler Escherichia coli},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-35684},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {Multizellul{\"a}re Gemeinschaften in Form bakterieller Biofilme stellen aus medizinischer Sicht ein großes klinisches Problem dar. H{\"a}ufig lassen sich chronische oder rezidivierende Erkrankungen aber auch nosokomiale Infektionen auf die multizellul{\"a}re Lebensweise von humanpathogenen Erregern zur{\"u}ckf{\"u}hren. Sowohl fakultativ als auch obligat pathogene Escherichia coli-St{\"a}mme besitzen eine Vielzahl unterschiedlicher Faktoren, die die Biofilmbildung beeinflussen. Daran beteiligt sind unter anderem Flagellen, extrazellul{\"a}re polymere Substanzen, Adh{\"a}sine oder Oberfl{\"a}chen-assoziierte Proteine wie Autotransporter. Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die funktionale Charakterisierung des Proteins Antigen 43 (Ag43). Aufgrund seiner Autoaggregation-vermittelnden Eigenschaft tr{\"a}gt Ag43 ebenfalls zur Mikrokoloniebildung und Biofilmreifung bei. Antigen 43 ist ein Autotransporterprotein, welches innerhalb der Bakterienspezies Escherichia coli weit verbreitet ist. Interessanterweise besitzen viele E. coli-Isolate gleich mehrere identische oder {\"a}hnliche Kopien von agn43, die in der Regel von variablen Genombereichen (genomische Inseln, Plasmide) kodiert werden. Am Beispiel der Antigen 43-Varianten des uropathogenen Escherichia coli (UPEC)-Stammes 536 (O6:K15:H31), des kommensalen E. coli Isolats Nissle 1917 (O6:K5:H1) sowie des E. coli K-12-Laborstammes MG1655 (OR:H48:K-) ist die Bedeutung des Autotransporterproteins im Rahmen dieser Arbeit n{\"a}her untersucht worden. Hierf{\"u}r wurden die verschiedenen agn43-Allele in ein geeignetes Vektorsystem kloniert und im Adh{\"a}sin-freien Escherichia coli K-12-Stamm MG1655 \&\#916;fim\&\#916;flu exprimiert. Da Antigen 43 in Wildtypst{\"a}mmen posttranslational glykosyliert vorliegt, sind die Experimente zus{\"a}tzlich unter Einfluß der heterologen, AIDA I-spezifischen Heptosyltransferase Aah ('Autotransporter Adhesin Heptosyltransferase') durchgef{\"u}hrt worden. Anhand von Bindungsstudien (intermolekulare Autoaggregation, Zelladh{\"a}sionstests) wurde gezeigt, daß sich einzelne Ag43-Varianten teilweise in ihren Eigenschaften unterscheiden. Im direkten Vergleich mit AIDA-I ('Adhesin Involved in Diffuse Adherence') enteropathogener Escherichia coli (EPEC) konnte f{\"u}r Ag43 nur eine Funktion als schwaches Adh{\"a}sin nachgewiesen werden. Die heterologe O-Glykosylierung beeinflußte die Funktionalit{\"a}t des Antigen 43 in unterschiedlichem Ausmaß. Je nach Autotransporter-Variante f{\"u}hrte die Heptosylierung entweder zu signifikant reduzierten Affinit{\"a}ten, oder sie hatte keinen Effekt auf die Bindungskapazit{\"a}t des Ag43. Antigen 43 weist zudem strukturelle Homologien zu vergleichbaren Dom{\"a}nen anderer Autotransporter auf. F{\"u}r viele dieser Proteine konnte bereits eine adh{\"a}sive oder invasive Funktion nachgewiesen werden. Eine m{\"o}gliche Interaktion von Ag43 mit eukaryontischen Rezeptoren ist hingegen noch nicht bzw. nur unvollst{\"a}ndig untersucht worden. In Overlay assays und ELISAs wurde f{\"u}r Antigen 43 hier erstmals die spezifische Bindung an die extrazellul{\"a}ren Matrixkomponenten Kollagen und Laminin gezeigt. Zusammenfassend deuten die Ergebnisse dieser Arbeit darauf hin, daß das Escherichia coli spezifische Autotransporterprotein Antigen 43 nicht nur an der bakteriellen Biofilmbildung, sondern auch an der Besiedlung epithelialer Gewebe beteiligt sein kann. Seine Expression verschafft Bakterien einen Kolonisationsvorteil, der mit erh{\"o}hter Fitneß einhergeht. Die Aah-vermittelte O-Glykosylierung scheint f{\"u}r die Funktionalit{\"a}t von Ag43 nicht zwingend erforderlich zu sein. Des weiteren ist im Rahmen der vorliegenden Arbeit ein Testsystem entwickelt worden, das auf der Basis von Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierungen (FISH) die Differenzierung von verschiedenen (uro-)pathogenen Mikroorganismen erm{\"o}glicht. Das etablierte Protokoll eignet sich nicht nur f{\"u}r die diagnostische Erregeridentifizierung, sondern auch in Abh{\"a}ngigkeit des Probenmaterials zur Untersuchung von (Multispezies-)Biofilmen.},
  subject      = {Escherichia coli},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Zdziarski2008,
  author    = {Zdziarski, Jaroslaw Maciej},
  title     = {Bacterial Genome Plasticity and its Role for Adaptation and Evolution of Asymptomatic Bacteriuria (ABU) Escherichia coli Strains},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-32879},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2008},
  abstract  = {Asymptomatic bacteriuria (ABU) represents the long term bacterial colonization of the urinary tract, frequently caused by Escherichia coli (E. coli), without typical symptoms of a urinary tract infection (UTI). To investigate characteristics of ABU E. coli isolates in more detail, the geno- and phenotypes of eleven ABU isolates have been compared. Moreover, consecutive in vivo re-isolates of the model ABU strain 83972 were characterized with regard to transcriptomic, proteomic and genomic alterations upon long term in vivo persistence in the human bladder. Finally, the effect of the human host on bacterial adaptation/evolution was assessed by comparison of in vitro and in vivo-propagated strain 83972. ABU isolates represent a heterologous group of organisms. The comparative analysis of different ABU isolates elucidated the remarkable genetic and phenotypic flexibility of E. coli isolates. These isolates could be allocated to all four major E. coli phylogenetic lineages as well as to different clonal groups. Accordingly, they differed markedly in genome content, i.e., the genome size as well as the presence of typical UPEC virulence-associated genes. Multi locus sequence typing suggested that certain ABU strains evolved from UPEC variants that are able to cause symptomatic UTI by genome reduction. Consequently, the high E. coli genome plasticity does not allow a generalized view on geno- and phenotypes of individual isolates within a clone. Reductive evolution by point mutations, DNA rearrangements and deletions resulted in inactivation of genes coding for several UPEC virulence factors, thus supporting the idea that a reduced bacterial activation of host mucosal inflammation promotes the ABU lifestyle of these E. coli isolates. Gene regulation and genetic diversity are strategies which enable bacteria to live and survive under continuously changing environmental conditions. To study adaptational changes upon long term growth in the bladder, consecutive re-isolates of model ABU strain 83972 derived from a human colonisation study and from an in vitro long term cultivation experiment were analysed with regard to transcriptional changes and genome rearrangements. In this context, it could be demonstrated that E. coli, when exposed to different host backgrounds, is able to adapt its metabolic networks resulting in an individual bacterial colonisation strategy. Transcriptome and proteome analyses demonstrated distinct metabolic strategies of nutrients acquisition and energy production of tested in vivo re-isolates of strain 83972 that enabled them to colonise their host. Utilisation of D-serine, deoxy- and ribonucleosides, pentose and glucuronate interconversions were main up-regulated pathways providing in vivo re-isolates with extra energy for efficient growth in the urinary bladder. Moreover, this study explored bacterial response networks to host defence mechanisms: The class III alcohol dehydrogenase AdhC, already proven to be involved in nitric oxide detoxification in pathogens like Haemophilus influenzae, was shown for the first time to be employed in defending E. coli against the host response during asymptomatic bacteriuria. Consecutive in vivo and in vitro re-isolates of strain 83972 were also analysed regarding their genome structure. Several changes in the genome structure of consecutive re-isolates derived from the human colonisation study implied the importance of bacterial interactions with the host during bacterial microevolution. In contrast, the genome structure of re-isolates from the in vitro long term cultivation experiment, where strain 83972 has been propagated without host contact, was not affected. This suggests that exposure to the immune response promotes genome plasticity thus being a driving force for the development of the ABU lifestyle and evolution within the urinary tract.},
  subject      = {Escherichia coli},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Homburg2007,
  author    = {Homburg, Stefan},
  title     = {Untersuchungen zur Molekularbiologie von Escherichia coli-Wildst{\"a}mmen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-22884},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2007},
  abstract  = {Eine eindeutige Unterscheidung zwischen extraintestinal pathogenen (ExPEC) und kommensalen E. coli-St{\"a}mmen zu treffen, f{\"a}llt h{\"a}ufig schwer, da Virulenz-assoziierte Faktoren von ExPEC auch in kommensalen St{\"a}mmen gefunden werden k{\"o}nnen. Als naher Verwandter des uropathogenen Isolates E. coli CFT073 weist der apathogene, kommensale Stamm E. coli Nissle 1917 (O6:K5:H1) die Expression einer Vielzahl solcher „ExPEC-Virulenzfaktoren" auf. Dazu geh{\"o}ren verschiedene Fimbrien, Siderophore und Proteine, die an der Biofilmbildung beteiligt sind. Der Vergleich des Stammes mit ExPEC-Isolaten l{\"a}sst daher R{\"u}ckschl{\"u}sse auf die Funktion dieser Faktoren im jeweiligen {\"o}kologischen Kontext zu. E. coli Nissle 1917 bildet den sog. rdar-Morphotyp aus, eine multizellul{\"a}re Struktur, die auf der Koexpression von Zellulose und Curli-Fimbrien beruht. Dieser findet sich bei vielen E. coli und Salmonella-Spezies, tritt aber in der Regel nur bei Temperaturen unterhalb 30 °C auf. E. coli Nissle 1917 hingegen weist diesen Ph{\"a}notyp auch bei 37 °C auf, was vermutlich die Kolonisierungsf{\"a}higkeit gegen{\"u}ber anderen kommensalen E. coli erh{\"o}ht. Hier konnte demonstriert werden, dass die Expression des rdar-Morphotyps bei E. coli Nissle 1917 unabh{\"a}ngig von den bisher beschriebenen Regulatoren CsgD und YaiC ist. Mittels Mutagenese mit dem Transposon miniTn5 wurde nach rdar-negativen Klonen gesucht mit dem Ziel, einen m{\"o}glichen {\"u}bergeordneten Regulator dieses Ph{\"a}notyps zu identifizieren. Bei dieser Untersuchung wurden einige Gene ermittelt, die bislang nicht daf{\"u}r bekannt waren, die Expression von Zellulose oder Curli-Fimbrien zu beeinflussen. W{\"a}hrend die Funktion vieler der ermittelten ORFs unbekannt war, hatte vor allem die Inaktivierung von Genen, die an der Biosynthese von Oberfl{\"a}chenstrukturen (Fimbrien, Kapsel, Colans{\"a}ure, LPS) einen ver{\"a}nderten Ph{\"a}notyp zur Folge. Allerdings konnte in den wenigsten F{\"a}llen ein Zusammenhang zu Curli- oder Zellulosesynthese hergestellt werden. Es zeigte sich, dass die Regulation des rdar-Morphotyps offenbar komplexer und von mehr Faktoren zumindest indirekt abh{\"a}ngig ist, als bislang beschrieben. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurde eine 55 kb große genomische Insel untersucht, die im asnW-tRNA-Lokus inseriert ist und die Proteine f{\"u}r die Synthese eines hybriden nichtribosomalen Peptid-Polyketids kodiert. Die Insel konnte mittels PCR in extraintestinal pathogenen sowie kommensalen Isolaten der phylogenetischen Gruppe B2 nachgewiesen werden, darunter die St{\"a}mme E. coli Nissle 1917, IHE3034, CFT073 und J96. Eine Kokultivierung von HeLa-Zellen mit diesen Bakterien hatte eine Blockierung des Zellzyklus und Megalozytose (zytopathischer Effekt) zur Folge. Die Deletion der asnW-Insel f{\"u}hrte zur Aufhebung des zytopathischen Ph{\"a}notyps, der durch Einbringen des Genclusters auf einem BAC-Vektor wieder hergestellt werden konnte. Der zytopathische Effekt konnte nur nach direktem Kontakt der Bakterien mit HeLa-Zellen beobachtet werden und war weder durch Bakterienlysate, abget{\"o}tete Bakterien oder Kultur{\"u}berst{\"a}nde zu erzielen. Das PKS/NRPS-Gencluster umfasst 18 ORFs (clbA bis clbR), von denen 17 an der Synthese der aktiven Komponente beteiligt sind. Die Anzahl der Genprodukte und die Abfolge der putativen Dom{\"a}nen unterscheidet sich dabei von allen bislang beschriebenen PKS/NRPSSystemen. Untersuchungen zur Transkription ergaben drei monocistronisch und vier teilweise sehr große (bis 23 kb) polycistronisch transkribierte Einheiten aus bis zu sechs ORFs. Zudem konnte eine konstitutive Transkription aller ORFs festgestellt werden, wenngleich in unterschiedlicher St{\"a}rke. Nach Kontakt mit HeLa-Zellen wurde keine erh{\"o}hte Transkription oder Promotoraktivit{\"a}t einzelner ORFs festgestellt. Daher scheint die Kontaktabh{\"a}ngigkeit des zytopathischen Effekts nicht auf einer durch HeLa-Zellen hervorgerufenen Induktion der PKS/NRPS-Expression zu beruhen. Die Kontaktabh{\"a}ngigkeit konnte durch die Induktion bzw. {\"U}berexpression einer PKS/NRPS (clbB), den putativen Schl{\"u}sselenzymen Thioesterase (clbQ) und Phosphopantetheinyl-Transferase (clbA) oder dem m{\"o}glichen Regulator clbR nicht {\"u}berwunden werden. Mittels Luziferase-Reportergenfusionen konnte ein Einfluss unterschiedlicher Medien und Kulturbedingungen auf die Promotoraktivit{\"a}t einzelner Gene festgestellt werden. Dies wurde auf den Einfluss des BarA/UvrY- Zweikomponentensystems zur{\"u}ckgef{\"u}hrt, welches {\"u}ber CsrA/CsrBC den Kohlenstoff-Metabolismus von E. coli post-transkriptional reguliert. Die nat{\"u}rliche uvrY-Deletionsmutante UPEC 536 wies trotz des Besitzes des kompletten PKS/NRPS-Genclusters keinen zytopathischen Effekt auf. Dieser konnte jedoch durch Komplementation mit uvrY wieder hergestellt werden. Dies ist der erste Hinweis f{\"u}r einen außerhalb der asnW-Insel liegenden Regulationsmechanismus der PK/NRP-Synthese. Die Funktion des Peptid-Polyketids in vivo bleibt weiterhin unklar und k{\"o}nnte sowohl Fitness als auch Virulenz von E. coli beeinflussen.},
  subject      = {Escherichia coli},
  language  = {de}
}
@phdthesis{HoffmannWolz2007,
  author    = {Hoffmann-Wolz, Alexander},
  title     = {Molekularbiologische Untersuchungen von Escherichia-coli-Stuhl- und Urin-Isolaten von Patientinnen mit chronisch-rezidivierenden Harnwegsinfektionen hinsichtlich ihrer Persistenz und Genomstruktur},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-27338},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2007},
  abstract  = {Harnwegsinfektionen (HWI) geh{\"o}ren zu den h{\"a}ufigsten bakteriell bedingten Erkrankungen; vor allem Frauen sind sehr h{\"a}ufig betroffen. Harnwegsinfektionen kommt große medizinische und volkswirtschaftliche Bedeutung zu. Bei akuten unkomplizierten Infekten ist allein Escherichia coli in {\"u}ber 70 \% der F{\"a}lle die Ursache. Auch bei komplizierten chronischen Infektionen spielt Escherichia coli in {\"u}ber 40 \% aller F{\"a}lle eine große Rolle. E. coli St{\"a}mme, die die Nieren und ableitenden Harnwege inklusive Harnblase infizieren, werden als uropathogene E. coli (UPEC) bezeichnet. Sie unterscheiden sich von anderen, apathogenen E. coli St{\"a}mmen dadurch, daß sie bestimmte Virulenzfaktoren (VF) und Fitnessfaktoren besitzen, die ihnen besondere Virulenz verleihen. Solche Virulenzfaktoren sind vor allem Kapseln, Adh{\"a}sine, Toxine und Eisenaufnahmesysteme. In dieser Arbeit wurden Stuhl- und Urinproben von acht Patientinnen untersucht, die in der nephrologischen Abteilung der Universit{\"a}tsklinik Jena betreut wurden und alle an chronisch rezidivierenden Harnwegsinfektionen leiden. Die gewonnenen Isolate wurden mittels Multiplex-PCR auf Virulenzfaktoren getestet, die f{\"u}r UPEC typisch sind. Des Weiteren wurden mit Hilfe der „Repetitive Extragenic Palindromic" (Rep)-PCR und den Ergebnissen aus der Multiplex-PCR-Analyse Klone definiert. Ausgew{\"a}hlte Isolate wurden mittels Pulsfeldgelelektrophorese (PFGE) untersucht. Die Rep-PCR- und PFGE-Ergebnisse aus vorangegangenen Arbeiten (L. Brauchle, 2002 und M. Maibaum, 2003) wurden in diese Arbeit mit integriert und nomenklatorisch angeglichen. Die 167 Stuhl- und 186 Urinisolate dieser Arbeit konnten 81 Stuhl- und 64 Urinklonen zugeordnet werden. In der vorliegenden Studie scheinen die H{\"a}ufigkeiten UPEC-typischer Virulenzfaktoren nach l{\"a}ngerer chronischer Harnwegsinfektion wieder etwas anzusteigen. Insbesondere aber nahmen die H{\"a}ufigkeiten der Virulenzfaktoren innerhalb der Stuhlst{\"a}mme zu und entsprachen oftmals nahezu den H{\"a}ufigkeiten bei Urinst{\"a}mmen. Kapselgene, die bei Urinst{\"a}mmen deutlich h{\"a}ufiger gefunden wurden, scheinen bei Chronizit{\"a}t eine Rolle zu spielen. Auch innerhalb der Urinklone h{\"a}ufiger zu finden waren die f{\"u}r H{\"a}molysin, P-Fimbrien, S- bzw. F1C-Fimbrien codierenden Gencluster. Als Erregerreservoir scheint auch bei chronischen Harnwegsinfektionen der Darm festzustehen. Im Gesamtstudienzeitraum von 38 Monaten (1997-2000) koexistierten 18 St{\"a}mme in Stuhl und Urin gleichzeitig. Zehn dieser Koexistenzen wurden nochmals zu anderen Zeitpunkten gefunden (Persistenzen). {\"U}ber den Vergleich der PFGE-Muster von Stuhl- und Urinklonen konnten bei Probandin Pat. 2 (HF) Klone mit dem PFGE-Muster IV und XV identifiziert werden, deren Bandenmuster sich so {\"a}hnlich sind (nur ein einziger Bandenshift), daß hier vermutlich eine DNA-Umlagerung stattgefunden hat. Innerhalb von 51 Untersuchungsterminen konnte lediglich vier Mal eine akute Exazerbation erfaßt werden. Tendenziell l{\"a}ßt sich {\"u}ber den gesamten Studienzeitraum ein R{\"u}ckgang an erneuten Ausbr{\"u}chen bei {\"a}hnlicher Verteilung des Virulenzfaktorspektrums in den gefundenen Stuhl- und Urinst{\"a}mmen beobachten. Eine prophylaktische Gabe von L-Methionin (Acimethin®) verminderte die H{\"a}ufigkeit der untersuchten Virulenzfaktoren innerhalb der Stuhlst{\"a}mme, kann aber bei chronischen Harnwegsinfektionen eine Exazerbation nicht sicher verhindern, m{\"o}glicherweise jedoch deren Anzahl verringern.},
  subject      = {Escherichia coli},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Oswald2006,
  author    = {Oswald, Sibylle},
  title     = {Molekularbiologische Untersuchungen des probiotischen Escherichia coli Stammes DSM 6601 und Entwicklung der stammeigenen Plasmide als Klonierungsvektoren},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-23935},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2006},
  abstract  = {Der apathogene E. coli Stamm DSM 6601 (E. coli Nissle 1917) kann als Modellorganismus f{\"u}r die Verwendung eines kommensalen Gram-negativen Bakterienstammes als Probiotikum angesehen werden. Dieser E. coli Stamm wurde intensiv erforscht und seine Eigenschaften sind daher gut charakterisiert. Der probiotische Charakter dieses Bakterienstammes ist auf gute Kolonisierungseigenschaften des menschlichen Darms, immunmodulatorische Effekte und antagonistische Wirkungen zur{\"u}ckzuf{\"u}hren. Der E. coli Stamm DSM 6601 wird seit einigen Jahrzehnten zur Behandlung verschiedener gastrointestinaler Erkrankungen eingesetzt und seine therapeutische Wirksamkeit ist wissenschaftlich bewiesen. Daher eignet sich dieser Stamm als Modellstamm f{\"u}r die Entwicklung eines bakteriellen Lebendvektors, der f{\"u}r mukosale Immunisierungen oder die zielgerichtete Lieferung von therapeutischen Molek{\"u}len in den Darm eingesetzt werden k{\"o}nnte. Ein Ziel dieser Arbeit war die Charakterisierung der kryptischen Plasmide pMUT1 und pMUT2 des probiotischen E. coli Stammes DSM 6601 durch Analyse der DNA-Sequenz. Die Analyse ergab, dass das Plasmid pMUT1 ein Replikationssystem vom ColE1-Typ, ein Mobilisierungssystem sowie eine Stabilit{\"a}tsregion enth{\"a}lt, w{\"a}hrend das Plasmid pMUT2 ein ColE2-{\"a}hnliches Replikationssystem und ein anderes Mobilisierungssystem besitzt. In beiden Plasmiden konnten keine weiteren offenen Leserahmen mit bekannter Funktion identifiziert werden. Des Weiteren wurde ein spezifisches PCR-Nachweissystem f{\"u}r den E. coli Stamm DSM 6601 etabliert, das auf einer Methode zur direkten DNA-Isolierung aus Stuhlproben und einem optimierten PCR-Protokoll f{\"u}r auf den kryptischen Plasmiden basierende Primerkombinationen beruht. Dadurch konnte eine Sensitivit{\"a}t von 10(3)-10(4) Bakterien/0,1 g Stuhl erreicht werden, die vergleichbar mit den Nachweisgrenzen anderer beschriebener PCR-Nachweissysteme ist. Durch Analysen von Patientenstuhlproben wurde die Spezifit{\"a}t und der diagnostische Nutzen dieses PCR-Nachweissystems best{\"a}tigt. Dar{\"u}ber hinaus wurde eine plasmidfreie Variante des E. coli Stammes DSM 6601 hergestellt. Durch funktionelle Untersuchungen dieses Stammes konnten keine Unterschiede im Vergleich zu dem Wildtyp festgestellt werden, wodurch eine m{\"o}gliche Funktion der beiden kryptischen Plasmide weiterhin unklar bleibt. Diese plasmidfreie Variante kann als Lebendvektor f{\"u}r rekombinante Plasmide auf Basis der Plasmide pMUT1 und pMUT2 verwendet werden. Ein weiteres Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung von stabilen Klonierungsvektoren f{\"u}r den probiotischen E. coli Stamm DSM 6601. Durch Integration von Antibiotika-Resistenzkassetten in die Plasmide pMUT1 und pMUT2 wurden Klonierungsvektoren konstruiert, die auch nach Insertion weiterer DNA-Fragmente ohne Antibiotika-Selektionsdruck stabil in diesem Stamm beibehalten werden. Zus{\"a}tzlich wurde durch die stabile Expression von fluoreszierenden Proteinen ein visuelles Nachweissystem etabliert, das bei in vivo Experimenten verwendet werden kann. Dadurch wird die M{\"o}glichkeit geboten, Erkenntnisse {\"u}ber Kolonisierungseigenschaften sowie Interaktionen des E. coli Stammes DSM 6601 mit endogenen Mikroorganismen und Zellen des Darmimmunsystems zu erlangen, was zur Aufkl{\"a}rung der Wirkungsweise dieses Stammes beitragen k{\"o}nnte. Im Hinblick auf die Entwicklung eines Lebendvakzins auf der Basis des probiotischen E. coli Stammes DSM 6601 wurden Adh{\"a}sine von humanpathogenen enteroh{\"a}morrhagischen E. coli und von tierpathogenen enterotoxischen E. coli in diesem Stamm exprimiert. Bei ersten Immunisierungsversuchen in M{\"a}usen konnte jedoch keine Induktion einer spezifischen Immunantwort gegen diese Adh{\"a}sine nachgewiesen werden. Weiterhin wurde die inhibitorische Wirkung des E. coli Stammes DSM 6601 auf die Invasivit{\"a}t von Salmonellen in vitro und in vivo untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass Typ 1- und F1C-Fimbrien keine Rolle bei dem inhibitorischen Effekt in vitro spielen und dass durch diesen E. coli Stamm in konventionellen M{\"a}usen keine inhibitorischen Wirkungen nachzuweisen sind. Die Ergebnisse dieser Arbeit bilden durch die Entwicklung von stabilen Klonierungsvektoren und die Etablierung von Nachweissystemen f{\"u}r den probiotischen E. coli Stamm DSM 6601 die Grundlage f{\"u}r den Einsatz dieses Stammes als Lebendvektor und f{\"u}r in vivo Untersuchungen, die zur Aufkl{\"a}rung der Wirkungsmechanismen dieses Stammes beitragen k{\"o}nnten.},
  subject      = {Escherichia coli},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Schneider2005,
  author    = {Schneider, Gy{\"o}rgy},
  title     = {Studies on the architecture and on transferability of pathogenicity islands of uropathogenic Escherichia coli strain 536},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-14231},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2005},
  abstract  = {The establishment of genomic approaches including the sequence determination of complete bacterial genomes started a new era in microbiological research. Since then more than two hundred prokaryotic and eukaryotic genomes have been completely sequenced, and there are additional complete genome projects including different bacterial species and strains in progress (http://www.tigr.org, http://www.sanger.ac.uk). The continously growing amount of bacterial DNA sequence information gives us also the possibility to gain deeper insight into bacterial pathogenesis. With the help of comparative genomics, microbiological research can focus on those DNA sequences that are present in pathogenic bacteria but are absent in non-pathogenic strains. With this knowledge and with the help of molecular biological methods such as PCR,DNA-chip technology, subtractive hybridisation, transcriptomics and proteomics we can analyse in detail what makes a particular bacterial strain pathogenic. This knowledge also gives us the possibility to develop new vaccines, therapeutic approaches or diagnostic tools. The aim of this work was the structural and functional analysis of DNA regions of uropathogenic Escherichia coli strain 536 that belong to the flexible E. coli gene pool. The first part of this thesis focused on the identification and structural characterisation of pathogenicity island V of strain 536 (PAI V536). PAI V536 is integrated at the pheV tRNA gene at 64 minutes of the E. coli K-12 chromosome. In addition to the intact pheV tRNA gene, a truncated copy ('pheV) that represents the last 22 bp of this gene's 3'-end was identified 49 kb downstream of pheV on PAI V536. The analysis of the DNA sequence flanked by pheV and 'pheV revealed characteristics that are typical of PAIs. This DNA region exhibits homology to IS-elements and prophages and also comprises determinants coding for the Pix fimbriae, a phosphoglycerate transport system, an autotransporter, as well as for hypothetical proteins. Downstream of 'pheV, the K15 capsule determinant (kpsK15) of this strain is located. Structural analysis of the 20-kb kpsK15 locus revealed a so far unknown genetic organisation indicative of recombination events between a group 2 and group 3 capsule gene cluster. Downstream of the capsule determinant, the genes encoding a type II secretion system (general secretion pathway -GSP) are located on PAI V536. The K15 capsule locus was functionally characterized. Specific inactivation of each of the regions 1 to 3 of the kpsK15 gene cluster, and the use of a K15 capsule-specific antiserum demonstrated that this determinant is the functional K15 capsule locus of strain 536. It has been shown in an experimental murine model of ascending urinary tract infection with suckling mice that the K15 capsule contributes to urovirulence. Interestingly, the K15 capsule is not involved in serum resistance of strain 536. Inactivation of the PAI V536-encoded type II secretion system excluded a role of this general secretion pathway for capsule biosynthesis and virulence of strain 536 in the murine ascending urinary tract infection model. In the second part of the thesis, the transferability of PAIs was further investigated. Using PAI II536 as a model, mobilisation of this island from strain 536 into suitable recipient strains was investigated. For this purpose, an antibiotic resistance cassette, the R6K origin of replication as well as plasmid pGP704 carrying the mobilisation region of plasmid RP4 have been inserted into PAI II536. Transformation with the helper plasmid RP4, resulted a derivative of strain 536 that was used as a donor for conjugation experiments, while for recipient the pir + laboratory strain SY327 was used. After deletion the circularised PAI II536 was mobilised with the help of the conjugative helper plasmid (RP4) into the recipient laboratory strain SY327. The frequency of this event was about 10-8. It was also demonstrated that in the transconjugant strains the mobilized PAI II536 could be permanently present as a circular form and also can be integrated into the chromosome at the same chromosomal insertion site (leuX) as in the donor strain 536. Furthermore, after mobilisation and chromosomal integration of PAI II536 it was possible to remobilise this PAI back to a PAI II536-negative derivative of strain 536. The results obtained in this thesis increase our knowledge of the structure and function of a pathogenicity island of uropathogenic E. coli strain 536 and shed some light on the mechanisms contributing to genome plasticity and evolution of pathogenic E. coli variants.},
  subject      = {Escherichia coli},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Middendorf2005,
  author    = {Middendorf, Barbara},
  title     = {Untersuchungen zur Instabilit{\"a}t von Pathogenit{\"a}tsinseln des uropathogenen Escherichia coli Stammes 536 : "Island Probing" von PAI I(536) - PAI V(536)},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-16573},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2005},
  abstract  = {Der uropathogene Escherichia coli Stamm 536 (O6:K15:H31) stammt aus einem Patienten mit akuter Pyelonephritis und ist heute einer der Hauptmodellorganismen f{\"u}r Studien zum Vorkommen und zur Funktionalit{\"a}t von Pathogenit{\"a}tsinseln (PAIs). Sein Genom enth{\"a}lt sechs genetische Elemente (PAI I(536) bis PAI VI(536)), die an unterschiedlichen Stellen des Chromosoms integriert sind und die Hauptkriterien f{\"u}r PAIs erf{\"u}llen. Sie kodieren f{\"u}r viele Virulenzfaktoren des Stammes, sind am 3' Ende von tRNA Genen integriert, enthalten teils kryptische Fragmente mobiler genetischer Elemente wie Integrase- oder Transposasegene und werden meist von IS Elementen oder 'direct repeats' (DRs) flankiert. Dar{\"u}ber hinaus haben sie die Tendenz, instabil zu sein und aus dem Chromosom zu deletieren. Mit Ausnahme von PAI IV(536) sind alle PAIs von E. coli 536 mit intakten Integrasegenen assoziiert, die zu int Genen des Coliphagen P4 bzw. des Shigella flexneri Phagen SfX {\"a}hnlich sind. Neuere Untersuchungen zeigen, daß diese Gene exprimiert werden und f{\"u}r funktionelle Enzyme kodieren. Zus{\"a}tzlich werden die PAIs ebenfalls mit Ausnahme von PAI IV(536) von DRs unterschiedlicher Gr{\"o}ße flankiert, die den Randbereichen von Prophagen im prokaryontischen Chromosom entsprechen. Es ist daher wahrscheinlich, daß PAI-Deletionen vergleichbar zum Insertions-/Exzisionsmechanismus von Bakteriophagen durch die jeweilige PAI-assoziierte Integrase vermittelt werden und durch ortsspezifische Rekombination zwischen den flankierenden DRs erfolgen. Die Instabilit{\"a}t von PAI I(536) und PAI II(536) ist schon fr{\"u}h belegt worden. Jede Insel kodiert f{\"u}r eine H{\"a}molysindeterminante und ihre Kodeletion f{\"u}hrt zu einem ah{\"a}molytischen Ph{\"a}notyp, der mit einer H{\"a}ufigkeit von 3×10(-5) in vivo und bis 1x10(-3) in vitro auftritt. Die Exzision erfolgt durch ortsspezifische Rekombination zwischen den 16 bp bzw. 18 bp großen flankierenden DRs der PAIs. Da den {\"u}brigen E. coli 536-spezifischen PAIs entsprechende ph{\"a}notypische Marker fehlen, wurde in der hier vorliegenden Arbeit das 'Island Probing'-Verfahren angewendet, um die Instabilit{\"a}t von PAI I(536) bis PAI V(536) im Detail zu untersuchen. Dazu wurde der negative Selektionsmarker sacB separat in die PAIs integriert. Zellen, die diesen Marker tragen, sind saccharosesensitiv und k{\"o}nnen nur in Gegenwart hoher Saccharosekonzentrationen wachsen, nachdem die sacB-markierte PAI aus dem Chromosom deletiert wurde. Auf diese Weise konnten von sacB-markierten Derivaten des Stammes E. coli 536 gezielt PAI-negative Zellen isoliert werden, um die Grunddeletionsraten der PAIs zu bestimmen und ihre Randbereiche zu analysieren. Zus{\"a}tzlich wurde der Einfluß verschiedener Umwelteinfl{\"u}sse wie niedrige/hohe Temperatur, osmotischer Streß, N{\"a}hrstoffmangel, subinhibitorische Antibiotikakonzentrationen oder die Gegenwart konjugativer Plasmide auf die Exzisionsrate untersucht. Die in dieser Arbeit vorgestellten Daten zeigen, daß PAIs von E. coli 536 mit unterschiedlicher H{\"a}ufigkeit deletieren. W{\"a}hrend PAI II(536) und PAI III(536) mit Deletionsraten von 2×10(-5) bzw. 5x10(-5) am instabilsten sind, liegen die Exzisionsraten von PAI I(536) und PAI V(536) mit 2x10(-6) bzw. 1×10(-6) niedriger und deuten auf eine fortschreitende Stabilisierung dieser PAIs hin. Im Gegensatz dazu ist PAI IV(536) bereits vollst{\"a}ndig stabil in das Chromosom eingebettet. W{\"a}hrend die Exzision von PAI I(536), PAI II(536) und PAI V(536) RecA-unabh{\"a}ngig ist und auf ortsspezifischer Rekombination zwischen ihren flankierenden DRs beruht, treten bei PAI III(536) zwei alternative Deletionsmechanismen auf. Die Exzision dieser PAI erfolgt entweder vollst{\"a}ndig durch ortsspezifische Rekombination zwischen den flankierenden DRs oder partiell durch homologe Rekombination zwischen zwei IS100 Elementen innerhalb der PAI. Unabh{\"a}ngig vom Rekombinationsmechanismus f{\"u}hrt die Deletion aber in allen F{\"a}llen zur Bildung zirkul{\"a}rer Intermediate (CIs), die vermutlich aufgrund fehlender Replikationsstartpunkte bei nachfolgenden Zellteilungen verlorengehen. Obwohl CIs von PAI II(536) und PAI III(536) mit Hilfe spezifischer PCR-Reaktionen identifiziert werden konnten, war ein PCR-Nachweis PAI I(536)- und PAI V(536)-spezifischer CIs bedingt durch die niedrigen Deletionsraten dieser Inseln nicht m{\"o}glich. Interessanterweise konnte in dieser Arbeit erstmalig gezeigt werden, daß die Deletion von PAI II(536) und PAI III(536) bei niedriger Wachstumstemperatur, hoher Zelldichte und N{\"a}hrstoffmangel in vitro induzierbar ist, d. h. unter Bedingungen, die auch in nat{\"u}rlichen Biofilmen auftreten k{\"o}nnen. Andere Bedingungen wie osmotischer Streß, subinhibitorische Antibiotikakonzentrationen oder die Anwesenheit konjugativer Plasmide haben keinen Einfluß auf die Deletionsrate der PAIs. Insgesamt deuten die Ergebnisse darauf hin, daß die Instabilit{\"a}t von PAIs bei E. coli 536 in vivo eine wichtige Rolle spielt indem sie zur Genomflexibilit{\"a}t und Evolution sowie zur Modulation der Virulenzgenexpression der Bakterien beitr{\"a}gt.},
  subject      = {Escherichia coli},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Michaelis2005,
  author    = {Michaelis, Kai},
  title     = {Untersuchungen zur Genomstruktur und Biofilmbildung von pathogenen Escherichia coli Isolaten},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-17593},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2005},
  abstract  = {Das Kerngenom pathogener Escherichia coli Isolate wird von zahlreichen variablen Regionen unterbrochen, die meist durch horizontalen Gentransfer erworben wurden und {\"u}ber das ganze Chromosom verteilt sind. Diese variablen Bereiche tragen h{\"a}ufig Gene f{\"u}r Virulenz- und Fitnessfaktoren und sind oftmals nur instabil in das Chromosom integriert. Um die Verbreitung variabler Bereiche, die insbesondere Virulenzfaktoren kodieren, innerhalb verschiedener klinischer Isolate n{\"a}her untersuchen zu k{\"o}nnen, wurde im Rahmen dieser Arbeit ein spezieller DNA-Array entwickelt. Dieser enthielt zahlreiche Sonden f{\"u}r Gene, die f{\"u}r die Virulenz von verschiedenen Erregern der Gattung E. coli als auch der Untergruppe Shigella charakteristisch sind. Mit diesem "Pathoarray" wurde die Verbreitung von Virulenzgenen in unterschiedlichen E. coli Isolaten untersucht. Zus{\"a}tzlich wurden Unterschiede im Kerngenom mit Hilfe eines kommerziell erwerbbaren DNA-Arrays bestimmt. Ein Vergleich des Kerngenoms von uropathogenen St{\"a}mmen mit Derivaten, bei denen Pathogenit{\"a}tsinseln deletiert sind, best{\"a}tigte die Auffassung, dass der Deletion von Pathogenit{\"a}tsinseln ein spezieller Mechanismus zu Grunde liegt, von dem das Kerngenom nicht betroffen ist. Das Kerngenom der untersuchten St{\"a}mme war prinzipiell sehr konserviert und unterschied sich lediglich durch wenige Gene aus Bakteriophagen. Die gr{\"o}ßten Unterschiede wurden bei Genen beobachtet, die zum variablen Teil des Genoms geh{\"o}ren und charakteristisch f{\"u}r das jeweilige Isolat waren. Mit Hilfe der DNA-Array Technologie lassen sich auch {\"A}nderungen von Expressionsprofilen studieren, die von Mutationen oder durch Umwelteinfl{\"u}sse bedingt werden. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurde durch Transkriptomanalysen das RfaH-abh{\"a}ngige Regulon untersucht, insbesondere im Hinblick auf solche Gene, die die Biofilmbildung beeinflussen. Beim Vergleich der Transkriptome von E. coli 536rfaH mit dem Wildtyp wurde eine signifikant erh{\"o}hte Expression von Antigen 43 festgestellt. Im E. coli K-12 Stammhintergrund konnte dieses Oberfl{\"a}chenprotein als Hauptfaktor f{\"u}r die RfaH-abh{\"a}ngige Biofilmbildung identifiziert werden. Das verk{\"u}rzte LPS-Kernoligosaccharid im Stamm MG1655rfaH hatte ebenfalls einen großen Einfluss auf die verst{\"a}rkte Biofilmbildung. Vermutlich verst{\"a}rkte die verbesserte Pr{\"a}sentation von Agn43 durch ein verk{\"u}rztes LPS die Biofilmbildung signifikant. Andere Oberfl{\"a}chenstrukturen, wie die Colans{\"a}ure-Kapsel, zeigten keinen Effekt auf die Biofilmbildung von E. coli MG1655rfaH. Neben den Expressionsprofilen der St{\"a}mme 536 und 536rfaH bei 37 Grad C wurden auch die Expressionsprofile bei 30 Grad C sowie von Biofilmen analysiert. Prinzipiell konnten bei allen untersuchten Wachstumsbedingungen nur geringe Unterschiede zwischen 536 und 536rfaH festgestellt werden. Beim Vergleich der unterschiedlichen Wachstumsbedingungen (Temperatureffekt und planktonische Zellen vs. Biofilm) wurden jedoch deutliche Unterschiede beobachtet. Sowohl Gene des Kerngenoms als auch Gene von Pathogenit{\"a}tsinseln waren temperaturabh{\"a}ngig reguliert. Bei E. coli Isolaten lassen sich neben genomischen Unterschieden auch ph{\"a}notypische Unterschiede beobachten. Es wurde festgestellt, dass die Biofilmbildung von E. coli Isolaten abh{\"a}ngig von verschiedenen Faktoren und molekularen Mechanismen ist. Zudem konnte dargelegt werden, wie Unterschiede in der Zusammensetzung der {\"a}ußeren Membran durch eine ver{\"a}nderte LPS-Struktur und die Expression von Adh{\"a}sinen die Biofilmbildung beeinflussen k{\"o}nnen.},
  subject      = {Escherichia coli},
  language  = {de}
}