@phdthesis{Hemmrich2002,
  author    = {Hemmrich, Ulrike},
  title     = {Beschreibung und Charakterisierung einer neuen Pathogenit{\"a}tsinsel, integriert in das selC-Gen von "Locus of enterocyte effacement"-negativen, Shiga-Toxin-produzierenden Escherichia coli},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-3678},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2002},
  abstract  = {Shiga Toxin-produzierende Escherichia coli (STEC) verursachen Diarrh{\"o}en und h{\"a}morrhagische Colitis. Als lebensbedrohliche Komplikation k{\"o}nnen sie ein h{\"a}molytisch-ur{\"a}misches Syndrom ausl{\"o}sen. Bisher identifizierte Virulenz-faktoren der STEC sind auf Bakteriophagen, Plasmiden und Pathogenit{\"a}tsinseln kodiert. Bei der Mehrzahl der klinischen STEC-Isolate konnte die Pathogen-it{\"a}tsinsel LEE (locus of enterocyte effacement) nachgewiesen werden. Der LEE ist stromabw{\"a}rts des Gens f{\"u}r eine Selenocystein-tRNA (selC) ins Chromosom integriert. Ziel der vorliegenden Arbeit war die Charakterisierung von STEC, denen der LEE fehlt und die funktionelle Analyse von potentiellen Virulenz-assoziierten Genen. Dabei wurde eine Fokussierung auf Gene vorgenommen, die im Bereich der selC-Region vorkommen. Mittels PCR wurde zun{\"a}chst {\"u}berpr{\"u}ft, ob bei den LEE-negativen STEC-St{\"a}mmen Fremd-DNA in der selC-Region integriert ist. Hierzu wurden 35 LEE-negative STEC getestet. Bei 13 St{\"a}mmen konnte eine Insertion von Fremd-DNA gezeigt werden. Von einem dieser St{\"a}mme (E. coli 4797/97, Serovar O91:H-) wurde aus einer Genbank ein die selC-Region enthaltendes DNA-Fragment identifiziert. Ein 37,7 kb großes Fragment dieses Cosmids wurde vollst{\"a}ndig sequenziert. Die Analyse der gesamten Sequenz ergab 30 offene Leserahmen mit L{\"a}ngen zwischen 95 und 4092 bp. Der G+C-Gehalt betrug 47,4\%. An mehreren Stellen wurden Bereiche mit hoher Homologie zu verschiedenen Insertionssequenzen, inverted repeats und Integrasen gefunden. Drei Leserahmen hatten eine hohe Homologie zu bereits bekannten Genen. Hierbei handelt es sich um die iha- , btuB- und espP-Gene von E. coli. Das iha-Gen kodiert f{\"u}r ein Adh{\"a}renz-vermittelndes Protein, btuB f{\"u}r den Vitamin B12 Rezeptor und espP f{\"u}r eine Serinprotease. Bei den iha-Adh{\"a}sinen und Serinproteasen handelt es sich um potentielle Pathogenit{\"a}tsfaktoren. Der sequenzierte Bereich hat somit die charakteristischen Eigenschaften einer Pathogenit{\"a}tsinsel: Die Pr{\"a}senz von mehreren Pathogenit{\"a}tsgenen und mobilen Elementen (Insertionselemente, Integrasen), die Lokalisation nahe an tRNA-Genen sowie ein ver{\"a}nderter G+C-Gehalt gegen{\"u}ber dem Restgenom. Zur weiteren Charakterisierung des espI-Genprodukts wurde espI subkloniert. Bei der Untersuchung von Kultur{\"u}berst{\"a}nden zeigte sich, dass der Subklon DH5/pzh4 ein Protein von etwa 110 kDa sezernierte. In weiteren Experimenten konnte gezeigt werden, dass die Serinprotease des Stammes 4797/97 als 140,8 kDa großes Vorl{\"a}uferprotein synthetisiert und w{\"a}hrend des anschließenden Exportvorganges sowohl N-terminal als auch C-terminal prozessiert wird. Das C-terminale Ende wirkt als Translokator durch die {\"a}ußere Membran, wo es nach Abspaltung des reifen EspI-Proteins verbleibt. Das reife Protein weist eine Gr{\"o}ße von 110,5 kDa auf. Der hier gezeigte Transportmechanismus ist charakteristisch f{\"u}r sogenannte Autotransporter-Proteine. Trotz der hohen Sequenzhomologie zur IgA1-Protease von Neisseria gonorrhoeae, die als Prototyp der Autotransporter-Proteine gilt, konnte f{\"u}r EspI keine Proteaseaktivit{\"a}t gegen{\"u}ber IgA gezeigt werden. EspI weist auch hohe Sequenzhomologie zu Exoproteinen von Shigella flexneri (SepA, Mucinase und SigA), EHEC (EspP) und vogelpathogenen E. coli (Tsh) auf, allerdings konnte keines der Substrate dieser Proteasen von EspI gespalten werden. Dagegen konnte eine proteolytische Aktivit{\"a}t gegen{\"u}ber Schweine-Pepsin A und Apolipoprotein A1 nachgewiesen werden. Die putative Virulenz und r{\"a}umliche N{\"a}he der Gene espI, btuB und iha macht diese Region zum interessantesten St{\"u}ck der im Rahmen dieser Arbeit identifizierten neuen Pathogenit{\"a}tsinsel. Eine PCR-Untersuchung zur Verbreitung dieser Gene zeigte, dass diese Region bei LEE-negativen STEC weit verbreitet ist. Inwieweit diese Pathogenit{\"a}tsinsel einen Einfluss auf die Virulenz von STEC hat, muss in weiteren Experimenten gekl{\"a}rt werden.},
  subject      = {STEC},
  language  = {de}
}