@article{BrachnerFragouliDuarteetal.2020,
  author    = {Brachner, Andreas and Fragouli, Despina and Duarte, Iola F. and Farias, Patricia M. A. and Dembski, Sofia and Ghosh, Manosij and Barisic, Ivan and Zdzieblo, Daniela and Vanoirbeek, Jeroen and Schwabl, Philipp and Neuhaus, Winfried},
  title     = {Assessment of human health risks posed by nano-and microplastics is currently not feasible},
  series = {International Journal of Environmental Research and Public Health},
  volume    = {17},
  journal   = {International Journal of Environmental Research and Public Health},
  number    = {23},
  issn      = {1660-4601},
  doi       = {10.3390/ijerph17238832},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-219423},
  year      = {2020},
  abstract  = {The exposure of humans to nano-and microplastic particles (NMPs) is an issue recognized as a potential health hazard by scientists, authorities, politics, non-governmental organizations and the general public. The concentration of NMPs in the environment is increasing concomitantly with global plastic production and the usage of plastic materials. NMPs are detectable in numerous aquatic organisms and also in human samples, therefore necessitating a risk assessment of NMPs for human health. So far, a comprehensive risk assessment of NMPs is hampered by limited availability of appropriate reference materials, analytical obstacles and a lack of definitions and standardized study designs. Most studies conducted so far used polystyrene (PS) spheres as a matter of availability, although this polymer type accounts for only about 7\% of total plastic production. Differently sized particles, different concentration and incubation times, and various biological models have been used, yielding hardly comparable data sets. Crucial physico-chemical properties of NMPs such as surface (charge, polarity, chemical reactivity), supplemented additives and adsorbed chemicals have been widely excluded from studies, although in particular the surface of NMPs determines the interaction with cellular membranes. In this manuscript we give an overview about the critical parameters which should be considered when performing risk assessments of NMPs, including novel reference materials, taking into account surface modifications (e.g., reflecting weathering processes), and the possible role of NMPs as a substrate and/or carrier for (pathogenic) microbes. Moreover, we make suggestions for biological model systems to evaluate immediate toxicity, long-term effects and the potential of NMPs to cross biological barriers. We are convinced that standardized reference materials and experimental parameters along with technical innovations in (nano)-particle sampling and analytics are a prerequisite for the successful realization of conclusive human health risk assessments of NMPs.},
  language  = {en}
}
@article{BarthelsMarincolaMarciniaketal.2020,
  author    = {Barthels, Fabian and Marincola, Gabriella and Marciniak, Tessa and Konh{\"a}user, Matthias and Hammerschmidt, Stefan and Bierlmeier, Jan and Distler, Ute and Wich, Peter R. and Tenzer, Stefan and Schwarzer, Dirk and Ziebuhr, Wilma and Schirmeister, Tanja},
  title     = {Asymmetric Disulfanylbenzamides as Irreversible and Selective Inhibitors of Staphylococcus aureus Sortase A},
  series = {ChemMedChem},
  volume    = {15},
  journal   = {ChemMedChem},
  number    = {10},
  doi       = {10.1002/cmdc.201900687},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-214581},
  pages     = {839 -- 850},
  year      = {2020},
  abstract  = {Staphylococcus aureus is one of the most frequent causes of nosocomial and community-acquired infections, with drug-resistant strains being responsible for tens of thousands of deaths per year. S. aureus sortase A inhibitors are designed to interfere with virulence determinants. We have identified disulfanylbenzamides as a new class of potent inhibitors against sortase A that act by covalent modification of the active-site cysteine. A broad series of derivatives were synthesized to derive structure-activity relationships (SAR). In vitro and in silico methods allowed the experimentally observed binding affinities and selectivities to be rationalized. The most active compounds were found to have single-digit micromolar Ki values and caused up to a 66 \% reduction of S. aureus fibrinogen attachment at an effective inhibitor concentration of 10 μM. This new molecule class exhibited minimal cytotoxicity, low bacterial growth inhibition and impaired sortase-mediated adherence of S. aureus cells.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{vanAlen2010,
  author    = {van Alen, Tessa},
  title     = {Vergleichende Proteomanalyse von Biofilmen und planktonischen Zellen bei dem humanen Infektionserreger Neisseria meningitidis},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-52463},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2010},
  abstract  = {Neisseria meningitidis ist ein humaner Infektionserreger, der Meningitis und Sepsis hervorruft. Das asymptomatische Tr{\"a}gertum im Nasenrachenraum ist entscheidend f{\"u}r die {\"U}bertragung des Bakteriums und dessen Interaktion mit dem menschlichen Wirt. Fr{\"u}here Beobachtungen legen die Annahme nahe, dass Meningo¬kokken im Tonsillengewebe in einem biofilm{\"a}hnlichen Stadium vorliegen. Daher werden in vitro Biofilme als Modell f{\"u}r das Tr{\"a}gertum verwendet. Expressionsunterschiede zwischen Biofilmen und planktonisch gewachsenen pathogenen Neisserien wurden in wenigen Transkriptomanalysen untersucht, w{\"a}hrend bisher keine Proteomanalysen durchgef{\"u}hrt wurden. Kartierungen des Proteoms und des Immunoproteoms von Meningokokken liegen allerdings vor. In dieser Studie wurde das Biofilmproteom des unbekapselten N. meningitidis Stammes WUE3671 im Vergleich zum Proteom der planktonisch gewachsenen Bakterien untersucht. Dazu wurde ein auf Silikonschl{\"a}uchen basierendes Biofilmmodell mit kontinuierlichem Fluss etabliert. Es erfolgte eine Anreicherung bakterieller Biomasse {\"u}ber 48 h, wobei die kolonie-bildenden Einheiten bei 24 h ein Plateau erreichten. Licht- und Elektronen¬mikroskopie belegten die deutliche Zunahme der Biomasse {\"u}ber 48 h und zeigten zudem eine Struktur-ierung des 48 h Biofilms in eine apikale Region mit {\"u}berwiegend vitalen Meningokokken und eine basale Region mit einer verst{\"a}rkten Anzahl von Bakterien mit avitalem Erscheinungs-bild. Das Proteom von N. meningitidis Biofilmen, die 24 beziehungsweise 48 h gewachsen waren, wurde mit dem einer exponentiell gewachsenen planktonischen Kultur mit 2D-Gelelektro¬phorese verglichen. Unterschiedlich exprimierte Proteine wurden mit Massen-spektrometrie identifiziert und die Ergebnisse mit Spectral Counting und, wenn m{\"o}glich, mit spezifischen Antik{\"o}rpern abgesichert. Die Expression von ungef{\"a}hr 2 \% aller Proteinspots im Biofilm unterschied sich von der in planktonischen Zellen wenigstens um das 2-fache. Es wurden Ver{\"a}nderungen beobachtet, die mit einem N{\"a}hrstoff- und Sauerstoffmangel sowie einer Zunahme von reaktiven Sauerstoffspezies (reactive oxygen species, ROS) in Verbindung gebracht werden k{\"o}nnen. Die Expression der Proteine SodC und MntC war im Biofilm deutlich erh{\"o}ht, was mutmaßlich auf ROS im Biofilm zur{\"u}ckzuf{\"u}hren ist. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass MntC in der Tat essentiell f{\"u}r Biofilmwachstum, nicht aber f{\"u}r planktonisches Wachstum ist. Die Daten zu SodC und MntC legen die Hypothese nahe, dass Meningokokken im Biofilm trainiert werden mit Mediatoren des Immunsystems, wie ROS, umzugehen. Zudem wird NMB0573, ein Lrp-Homolog, als wesentlicher globaler Regulator f{\"u}r metabolische Anpassungen im Biofilm postuliert. Es konnte {\"u}ber die Proteomanalyse hinaus gezeigt werden, dass die Adh{\"a}sine Opc und Opa, die unter der Kontrolle von NMB0573 stehen, im Biofilm vermindert exprimiert werden.},
  subject      = {Biofilm},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Lappann2007,
  author    = {Lappann, Martin},
  title     = {Morphologische und funktionelle Untersuchungen zur Biofilmbildung bei dem humanen Pathogen Neisseria meningitidis},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-23546},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2007},
  abstract  = {1. Zusammenfassung Neisseria meningitidis ist weltweit ein bedeutender Erreger invasiver Infektionen bei Kindern und Heranwachsenden. Der in vielen L{\"a}ndern niedrigen Inzidenz stehen hohe Raten asymptomatischer Kolonisation des menschlichen Nasopharynx mit Meningokokken gegen{\"u}ber. W{\"a}hrend die Pathogenese durch Meningokokken ausf{\"u}hrlich untersucht ist, wurde dem Tr{\"a}gertum von Meningokokken bisher wenig Aufmerksamkeit geschenkt, nicht zuletzt auch wegen des Fehlens eines geeigneten Tiermodells. K{\"u}rzlich publizierte Daten lassen die asymptomatische Persistenz von Meningokokken in einem Biofilm-{\"a}hnlichen Stadium auf und innerhalb des Tonsillengewebes vermuten. Ziel der vorliegenden Arbeit war daher die Etablierung eines Biofilmmodells f{\"u}r Meningokokken als ein Modell f{\"u}r asymptomatisches Tr{\"a}gertum. Es wurde zudem die Biofilmbildung von Meningokokken unterschiedlichster klonaler Linien mit dem Ziel untersucht, auf molekularer Ebene die Biofilmbildung bei Meningokokken zu verstehen. In statischen Biofilmtests konnte gezeigt werden, dass Biofilmbildung eine ubiquit{\"a}re Eigenschaft von Meningokokken ist, solange diese keine Kapsel exprimieren. Hierbei war es unerheblich, ob Tr{\"a}gerisolate oder Isolate aus invasiven Meningokokkenerkrankungen untersucht wurden. Durch die Konstruktion fluoreszierender Meningokokkenst{\"a}mme und die Etablierung eines Minimalmediums konnte f{\"u}r Meningokokken ein standardisiertes Biofilmmodell unter Flussbedingungen erstellt werden. Das Flussmodell f{\"u}r Meningokokkenbiofilme erwies sich als {\"a}ußerst robust und reproduzierbar. Es wurde deutlich, dass Meningokokken Biofilme unterschiedlicher Struktur ausbildeten, die teilweise {\"u}ber 120 Stunden in vitalem Zustand gehalten werden konnten. Die Mehrzahl der St{\"a}mme bildete heterogene Biofilme mit distinkten Mikrokolonien aus, w{\"a}hrend andere St{\"a}mme homogene Biofilme ohne Mikrokolonien ausbildeten. Diese strukturellen Unterschiede hatten keinen Effekt auf die Antibiotika-Empfindlichkeit der Biofilme. Es konnte gezeigt werden, dass Meningokokkenbiofilme durch Ciprofloxacin und Rifampicin, nicht aber durch Penicillin im Wachstumsmedium abget{\"o}tet werden konnten. Diese Ergebnisse passen zu in vivo-Befunden, die zeigen, dass Ciprofloxacin und Rifampicin im Gegensatz zu Penicillin sehr zuverl{\"a}ssig das Tr{\"a}gertum von Meningokokken eradizieren k{\"o}nnen. Durch die Untersuchung der Biofilmbildung von PilX- und PilE-Mutanten konnte die Bedeutung der Twitching Motility f{\"u}r die Mikrokoloniebildung im Meningokokkenbiofilm aufgezeigt werden. Ausgepr{\"a}gte Motilit{\"a}t f{\"u}hrte zu Mikrokoloniebildung, w{\"a}hrend weitgehend unbewegliche St{\"a}mme flache unstrukturierte Biofilme bildeten. In der vorliegenden Arbeit konnte der Verlust der Mikrokoloniebildung bei der PilX-Mutante durch Reduktion der Piliierung, die zu verminderter Motilit{\"a}t f{\"u}hrte, erkl{\"a}rt werden. Autoaggregation der Zellen spielte f{\"u}r die Mikrokoloniebildung keine Rolle, was im Widerspruch zur k{\"u}rzlich publizierten Rolle von PilX steht. Initiale Schritte der Biofilmbildung bei Meningokokken k{\"o}nnten von extrazellul{\"a}rer DNA (exDNA) abh{\"a}ngen, da die Zugabe von DNase zur Vorkultur die Biofilmbildung verhinderte, jedoch bestehende reife Biofilme nicht aufl{\"o}ste. Die Funktion, der Mechanismus der Freisetzung, sowie die Menge und Verteilung dieser exDNA in Meningokokkenbiofilmen wird Gegenstand zuk{\"u}nftiger Untersuchungen sein.},
  language  = {de}
}
@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{Batzilla2007,
  author    = {Batzilla, Christoph Friedemann},
  title     = {Untersuchungen zur Biofilmbildung und zum Quroum-sensing in Staphylococcus epidermidis},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-22278},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2007},
  abstract  = {Das Gram-positive, Koagulase-negative Bakterium Staphylococcus epidermidis war viele Jahrzehnte als harmloser Kommensale der menschlichen Haut und der Schleimh{\"a}ute bekannt. Jedoch hat sich S. epidermidis in den letzten zwanzig Jahren zu einem Haupterreger von Nosokomialinfektionen entwickelt. Dabei unterscheidet sich S. epidermidis im Vergleich zu anderen Erregern durch ein sehr begrenztes Spektrum an Pathogenit{\"a}tsfaktoren, aber auch durch seine F{\"a}higkeit, Biofilme auf k{\"u}nstlichen Oberfl{\"a}chen wie Kathetern und Implantaten formen zu k{\"o}nnen. Die vorliegende Arbeit besch{\"a}ftigt sich mit zwei Hauptaspekten, die in der Pathogenit{\"a}t von S. epidermidis eine wichtige Rolle spielen: (i) dem Quorum-sensing System Agr (accessory gene regulator) und (ii) dem zeitlichen Prozess des Aufbaus, sowie der Regulation der Biofilmbildung von S. epidermidis. Das Quorum-sensing System Agr ist Teil eines komplexen regulatorischen Netzwerks. In der vorliegenden Arbeit wird durch Proteom- und Transkriptomanalysen gezeigt, dass das Agr-System in S._epidermidis den Hauptregulator f{\"u}r die Sekretion von extrazellul{\"a}ren Proteinen darstellt und dar{\"u}ber hinaus einen großen Einfluss auf die Regulation des Zentralmetabolismus und der Biosynthese von Aminos{\"a}uren hat. Mittels Mikroarray-Analyse konnte eine wichtige Verkn{\"u}pfung des Agr-Systems mit dem pleiotrophen Repressor CodY identifiziert werden, der viele station{\"a}re-Phase Gene im S._epidermidis Wildtyp reprimiert, jedoch nicht in der getesteten agr Mutante. Dieses f{\"u}hrt zu einem stark ver{\"a}nderten Ph{\"a}notyp der S. epidermidis agr Mutante, in Hinblick auf Wachstumskapazit{\"a}t, der Biofilmbildung, der Invasivit{\"a}t und dem Langzeit{\"u}berleben. Interessanterweise ergaben wissenschaftliche Studien, dass ca. 17 \% der klinischen Isolate nat{\"u}rlich vorkommende agr Mutanten sind. Dieses k{\"o}nnte ein Hinweis darauf sein, dass S. epidermidis agr Mutanten aufgrund ihres stark ver{\"a}nderten Ph{\"a}notyps und ihrer ver{\"a}nderten biochemischen Bed{\"u}rfnisse und Kapazit{\"a}t in der Lage sind, andere {\"o}kologische Nischen im menschlichen Wirt zu besiedeln. Der zweite Teil dieser Arbeit hat die Biofilmbildung von S. epidermidis zum Thema. Durch die Etablierung eines standardisierten Modells der Biofilmbildung, war es m{\"o}glich, {\"u}ber die Einf{\"u}hrung einer Biofilm-Adh{\"a}sion-Ratio die Biofilmbildung als zeitlichen dynamischen Prozess darzustellen und verschiedenste Bedingungen und St{\"a}mme miteinander zu vergleichen. Dabei zeigte sich, dass die Biofilmbildung in S._epidermidis ein klar zeitlich strukturierter Prozess ist, der von Umweltfaktoren und der N{\"a}hrstoffsituation abh{\"a}ngig ist, und dass verschiedene St{\"a}mme sehr unterschiedlich auf Ver{\"a}nderungen in ihrer Umwelt reagieren. Die zeitliche Analyse der Biofilmbildung mittels konfokaler Lasermikroskopie ergab, dass viele der Bakterien im Biofilm sterben. Dieses macht den Biofilm wesentlich anf{\"a}lliger f{\"u}r Str{\"o}mungsscherkr{\"a}fte, die dann ganze Bakterienverb{\"a}nde abl{\"o}sen und zu neuen Infektionsherden schwemmen k{\"o}nnten. Somit erm{\"o}glicht der Tod einer einzelnen Zelle unter Umst{\"a}nden ein besseres klonales {\"U}berleben. Die Mikroarray-Analysen der Genexpression im Biofilm zeigten, dass dieser einen physiologisch klar definierten Prozess durchl{\"a}uft, der zu einer sehr stark verminderten metabolischen Aktivit{\"a}t und einer erh{\"o}hten Antibiotika-Resistenz f{\"u}hrt. Dar{\"u}ber hinaus zeigen Bakterien im Biofilm einen weniger aggressiven Charakter, wie die Expression von Proteasen oder anderer Pathogenit{\"a}tsfaktoren, welches S. epidermidis dabei hilft, dem Immunsystem des Wirts zu entgehen. Diese neuen Ergebnisse zur Regulation der Genexpression im Biofilm und zur Rolle des Quorum-sensing Systems Agr in S. epidermidis tragen wesentlich zum Verst{\"a}ndnis der Pathogenit{\"a}t und der Physiologie dieses wichtigen nosokomialen Erregers bei. Sie bilden eine wichtige theroretische Grundlage f{\"u}r weiterf{\"u}hrende Studien, mit dem Ziel in Zukunft neue Therapie- und Pr{\"a}ventionsans{\"a}tze gegen S. epidermidis-Infektionen zu entwickeln.},
  subject      = {Staphylococcus epidermidis},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Eckart2006,
  author    = {Eckart, Martin},
  title     = {Analyse einer chromosomalen Deletion und Entdeckung einer neuartigen nicht-translatierten RNA in Staphylococcus epidermidis},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-21448},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2006},
  abstract  = {Staphylococcus epidermidis ist ein wichtiger Bestandteil der gesunden Hautflora des Menschen, gleichzeitig aber auch der h{\"a}ufigste Erreger nosokomialer Infektionen bei immunsupprimierten Patienten. Die Forschungsarbeiten haben sich in den vergangenen Jahren besonders auf Faktoren und Mechanismen konzentriert, welche zur Etablierung der Spezies als Pathogen beigetragen haben. Eine typische Eigenschaft klinischer Isolate ist die F{\"a}higkeit, auf k{\"u}nstlichen Oberfl{\"a}chen Biofilme zu bilden. Gegenstand der vorliegenden Arbeit war die Untersuchung der IS-vermittelten Genomflexibilit{\"a}t und der Vergleich der Genomstruktur nosokomialer und kommensaler Isolate von S. epidermidis. Dazu wurde eine 260 kb große spontane Deletion im Chromosom des Biofilm-bildenden Stammes S. epidermidis 307 sequenziert und annotiert, von der bekannt war, dass sie durch eine homologe Rekombination zweier IS256-Kopien ausgel{\"o}st wurde. Auf dem deletierten Fragment fanden sich neben dem ica-Operon zahlreiche potentielle Virulenz-assoziierte Gene. Das {\"u}berraschende Ergebnis dieser Analyse war jedoch die Identifizierung eines neuartigen SCC-Elementes, das den rechten Rand der Deletion begrenzt. Dies ist die erste Beschreibung eines SSC-Elementes mit einer CcrC-Rekombinase, dem das Methicillin-Resistenzgen mecA fehlt. In der N{\"a}he des Rekombinasegens fand sich S.-haemolyticus-spezifische DNA. Weitere Untersuchungen zeigten, dass das SCC-Element durch die IS256/Tn4001 -vermittelte Deletion in der Mutante verk{\"u}rzt wurde. Genomvergleiche ica-positiver und ica-negativer St{\"a}mme von S. epidermidis mittels Microarrays, sowie in-silico-Analysen zweier vollst{\"a}ndiger S.-epidermidis-Genome ergaben, dass sich kommensale und pathogene St{\"a}mme in nur wenigen Faktoren unterscheiden. Diese befinden sich jedoch fast alle in einer Region um den oriC, in dessen N{\"a}he auch die Insertionsstelle f{\"u}r die SCCmec-Inseln lokalisiert ist. Das deletierte DNA-Fragment von S. epidermidis 307 konnte ebenfalls dieser Region zugeordnet werden, die offenbar eine Zone hoher genomischer Flexibilit{\"a}t darstellt, in der fremde DNA integriert werden kann. Im Rahmen dieser Arbeit konnte außerdem gezeigt werden, dass das ica-Operon diesen variablen Genomabschnitt begrenzt. Die exakte Grenze zwischen ica-positiven und ica-negativen St{\"a}mmen bildet eine Thr-tRNA, die in einer 1,4 kb großen intergenischen Region stromabw{\"a}rts des icaR-Regulatorgens lokalisiert ist. In unmittelbarer Nachbarschaft konnte ein Transkript nachgewiesen werden, welches nur in ica-positiven S. epidermidis vorkommt. Gest{\"u}tzt auf bioinformatische Analysen wurden zun{\"a}chst die Polarit{\"a}t und L{\"a}nge des Transkriptes, sowie der korrespondierende Promotor experimentell bestimmt. Demnach handelt es sich um eine 487 nt lange RNA, die entgegengesetzt zur Thr-tRNA orientiert ist und mit dieser teilweise {\"u}berlappt. Da die Nukelotid-Sequenz weder eine Ribosomen- Bindungsstelle noch einen gr{\"o}ßeren Leserahmen aufweist, ist es sehr wahrscheinlich, dass es sich um eine nicht-translatierte RNA handelt. Qualitative RT-PCR-Experimente zeigten, dass die IGRica-RNA kostitutiv exprimiert wird. Spontane IS256 -Insertionsmutanten in der Promotorregion der IGRica-RNA wiesen ph{\"a}notypisch eine deutlich verminderte Biofilmbildung auf. Daher ist zu vermuten, dass die IGRica-RNA in die Regulation dieses wichtigen Virulenzfaktors involviert ist. In der vorliegenden Arbeit konnte weiterhin gezeigt werden, dass S. epidermidis das in vielen Spezies konservierte Hfq-Protein exprimiert, welches ein Bindungspartner und Chaperon f{\"u}r zahlreiche regulatorische RNAs darstellt. gel-shift-Experimente mit rekombinantem Hfq-Protein aus S. epidermidis ergaben jedoch keine nachweisbare Wechselwirkung der IGRica-RNA mit diesem Faktor in vitro. Insgesamt hat die Studie gezeigt, dass S. epidermidis eine Spezies mit einer außerordentlich hohen Genomflexibilit{\"a}t ist, die sich haupts{\"a}chlich in einer bestimmten Genomregion abspielt und f{\"u}r die IS-Elemente von besonderer Bedeutung sind. Die Identifizierung von DNA aus anderen Staphylokokken-Arten in dieser Region zeigt, dass S. epidermidis zu horizontalem Gentransfer {\"u}ber Speziesgrenzen hinweg in der Lage ist. Dies, sowie die Daten zur neuen SCC-Kassette, unterstreichen die Bedeutung von S. epidermidis als Reservoir f{\"u}r die Entwicklung neuartiger Resistenz- und Virulenzdeterminanten, die gerade im Krankenhausmilieu auf Spezies mit h{\"o}herem Virulenzpotential {\"u}bertragen werden k{\"o}nnen und so einen wichtigen Faktor f{\"u}r die anhaltende Problematik nosokomialer Infektionen mit S. aureus darstellen. Die Entdeckung einer RNA mit m{\"o}glicherweise regulatorischer Funktion ist der erste Faktor dieser Art, der - abgesehen von einigen phylogenetisch hoch konservierten RNAs - bisher in S. epidermidis nachgewiesen wurde. Die funktionale Analyse der IGRica-RNA und die Suche nach weiteren regulatorischen RNAs in Staphylokokken er{\"o}ffnen ein Forschungsfeld, das zum besseren Verst{\"a}ndnis der Lebensweise dieser bedeutenden Erreger beitragen kann.},
  subject      = {Staphylococcus epidermis},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Hennig2006,
  author    = {Hennig, Susanne},
  title     = {Modulation der Biofilmbildung in Staphylococcus epidermidis und funktionale Charakterisierung der IS256 Transposase},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-20984},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2006},
  abstract  = {Staphylokokken, insbesondere Staphylococcus aureus sowie der Koagulase-negative Staphylococcus epidermidis, haben sich in den letzten Jahren als dominante Erreger nosokomialer Infektionen etabliert. Diese erstaunliche Anpassung an eine neue {\"o}kologische Nische beruht bei S. epidermidis vor allem auf drei Faktoren: (i) der F{\"a}higkeit, Biofilme auf abiotischen Oberfl{\"a}chen auszubilden, (ii) dem Erwerb multipler Antibiotikaresistenzen und (iii) einer hohen genotypischen Variabilit{\"a}t. Ein markantes Beispiel f{\"u}r genotypische Variabilit{\"a}t ist die Phasenvariation der Biofilmbildung durch Insertion und pr{\"a}zise Exzision der Insertionssequenz IS256 aus dem ica-Operon. Im ersten Teil dieser Arbeit wurde der „OFF-ON" Mechanismus der Phasenvariation, die pr{\"a}zise Exzision von IS256, untersucht. Dabei wurde demonstriert, dass IS256 inklusive der 8 bp target site Duplikation in einem Transposase-unabh{\"a}ngigen Prozess vollst{\"a}ndig aus dem Chromosom entfernt wird, ohne chromosomale Umordnungen oder neue Insertionen. Pr{\"a}zise Exzision war hingegen abh{\"a}ngig von der Integrit{\"a}t der target site Duplikationen. Auch nach Insertion von IS256-Derivaten auf einem Plasmidsystem (spc::IS256) konnte pr{\"a}zise Exzision Transposase-unabh{\"a}ngig erfolgen. Die Wahrscheinlichkeit der Exzision f{\"u}r die vollst{\"a}ndige IS256-Sequenz betrug in diesem System ca. 1x10-11 pro Generation und Zelle. Ab einer Verk{\"u}rzung der Mikrohomologien zwischen den 8 bp target site Duplikationen auf 6 bp war pr{\"a}zise Exzision nicht mehr nachweisbar. Bei Verk{\"u}rzung der IS256-Sequenz auf ca. 160 bp (target site Duplikation und inverted repeats blieben intakt) wurde die Wahrscheinlichkeit der pr{\"a}zisen Exzision ca. dreifach erh{\"o}ht. Diese Beobachtungen unterst{\"u}tzen die Hypothese, dass diese Form der illegitimen Rekombination durch replicational slippage verursacht wird. Gleichzeitig weisen die Daten darauf hin, dass bei der Phasenvariation durch IS256 Insertions- und Exzisionsh{\"a}ufigkeit im Ungleichgewicht stehen. W{\"a}hrend der Durchf{\"u}hrung der Experimente zur pr{\"a}zisen Exzision aus icaC wurden nach mehrt{\"a}giger Passage h{\"a}ufig Varianten isoliert, die trotz noch vorhandener icaC::IS256 Insertion starke Biofilmbildner waren. Derartige biofilmpositive, PIA-negative Phasenvarianten wiesen im Atomic force Mikroskop einen anderen Ph{\"a}notyp als der Wildtyp auf. Anstelle von f{\"a}diger extrazellul{\"a}rer Substanz wie beim Wildtyp wurde verst{\"a}rkt eine polymorphe, aus globul{\"a}ren Untereinheiten bestehende Matrix produziert. Im Gegensatz zum Wildtyp, der in einem vorrangig polysaccharidbasierten Biofilm wuchs, wurde dieser alternative Biofilm durch Proteinkomponenten vermittelt. Die Regulation des proteinogenen Biofilms unterschied sich vom PIA-Biofilm. Zugabe von 4 \% NaCl inhibierte den proteinogenen Biofilm vollst{\"a}ndig, w{\"a}hrend es im Wildtyp die Biofilmbildung induzierte. Zusatz von 3 \% Ethanol im Medium bewirkte eine wesentlich st{\"a}rkere Induktion der Biofilmbildung als beim Wildtyp. Die Transkriptmenge des accumulation associated protein, aap, war in der Phasenvariante im Vergleich zum Wildtyp erh{\"o}ht. Dies spiegelte sich auch auf Proteinebene in einer erh{\"o}hten Expression von Aap wider. Die Daten zeigen, dass S. epidermidis {\"u}ber einen alternativen Mechanismus der Biofilmbildung verf{\"u}gt, der zu einer Modulation der IS256-bedingten Phasenvariation der Biofilmbildung f{\"u}hren kann. Im dritten Teil dieser Arbeit wurde die spezifische DNA-Bindung der IS256 Transposase in vitro n{\"a}her charakterisiert. Dazu wurde die IS256 Transposase heterolog {\"u}berexprimiert und mittels eines N-terminalen Calmodulin binding tag CBP)gereinigt. Im Electrophoretic Mobility Shift Assays (EMSA) band die CBP-Transposase spezifisch an IRL bzw. IRR DNA-Fragmente, zeigte jedoch eine leicht erh{\"o}hte Affinit{\"a}t zum IRR. Durch Atomic force Mikroskopie ließ sich die Bindung der CBP-Transposase an die inverted repeats innerhalb eines circle junction DNA-Fragments sowie unspezifische DNA-Endbindung nachweisen. Deletionen innerhalb der DNA-Sequenz des linken und rechten inverted repeats und anschließende EMSA-Experimente demonstrierten, dass die Transposase den inneren Bereich der inverted repeats erkennt und bindet. EMSA-Experimente mit verk{\"u}rzten Transposasederivaten wiesen darauf hin, dass sich das DNA-Bindungsmotiv in der N-terminalen Dom{\"a}ne der Transposase befindet. Die identifizierte Proteinregion (Aa100-130) umfasste zwei a-Helices, getrennt durch einen kurzen turn, mit typischen Charakteristika eines Helix-turn-helix Motivs. Durch Punktmutationen wurden sechs konservierte Aminos{\"a}uren in diesem Bereich ausgetauscht und der Effekt im EMSA {\"u}berpr{\"u}ft. Austausch von L103 und L127 gegen den Helixbrecher Prolin hatte keinen Effekt auf das Bindungsverhalten. Die Mutationen Y111A, G114W, T117A und R118A hingegen f{\"u}hrten zu einer stark abgeschw{\"a}chten Bindung bzw. zum Verlust des Bindungsverm{\"o}gens. Damit wurde erstmals die DNA-Bindungsdom{\"a}ne eines Elements der IS256-Familie n{\"a}her beschrieben.},
  subject      = {Staphylococcus epidermis},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Schmid2005,
  author    = {Schmid, Franz-Gregor},
  title     = {Einfluss von elektrischen Feldern auf die Effektivit{\"a}t der mechanischen Entfernung von Streptococcus sanguinis Biofilmen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-17399},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2005},
  abstract  = {Bakterielle Biofilme auf den Zahnoberfl{\"a}chen sind h{\"a}ufig nur sehr schwer mechanisch zu entfernen. Ziel der Arbeit war es, in einem in vitro Modell zu untersuchen, inwieweit die Effizienz mechanischer Plaqueentfernung durch die zeitgleiche Aufschaltung eines Gleichstroms niedriger Spannung verbessert werden kann. Standardisierte Reintitanpl{\"a}ttchen wurden mit Streptococcus sanguinis DSM 20068 beimpft und anschließend 48 h aerob bis zur bakteriellen Konfluenz bebr{\"u}tet. Anschließend wurden die bewachsenen Pl{\"a}ttchen mit einem Scaler, der als Anode in einem geschlossenen Gleichstromkreis wirkte, nach einem definierten r{\"a}umlichen und zeitlichen Schema bekratzt und nachfolgend mittels physiolog. Kochsalzl{\"o}sung abgesp{\"u}lt. Mit Hilfe der Fluoreszenzphotometrie wurde im Anschluss die noch auf den Pl{\"a}ttchen verbliebene Biomasse quantitativ erfasst. Die Datenanalyse enth{\"u}llte, dass das Anlegen eines elektrischen Feldes die Reinigungs¬effektivit{\"a}t des Scalers signifikant verbesserte. Bei 6 V angelegter Spannung und 500 mA Stromst{\"a}rke war eine um 17\% st{\"a}rkere Reduktion des Biofilms im Vergleich zur Kontrolle ohne angelegtem elektrischen Feld zu beobachten. Eine Variation der Spannung im Bereich von 3 V-6 V zeigte keinen signifikanten Einfluss auf die Abl{\"o}seeffektivit{\"a}t. Ebenso konnte kein signifikanter Einfluss der Stromflussrichtung festgestellt werden. Die Aufschaltung eines elektrischen Feldes erh{\"o}hte in dieser Studie signifikant die Reinigungswirkung mechanischer Biofilmentfernung in vitro. Die zu Grunde liegenden Mechanismen sind jedoch noch unklar und bed{\"u}rfen weiterer Untersuchungen.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Freytag2005,
  author    = {Freytag, Andreas},
  title     = {Adh{\"a}renz humanpathogener Staphylokokken auf orthop{\"a}dischen Implantatmaterialien},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-14178},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2005},
  abstract  = {Die Anzahl an implantierten Gelenkendoprothesen hat in den letzten Jahrzehnten stark zugenommen. Mit ihr auch die Anzahl an Protheseninfektionen. Die Haupterreger sind Staphylokokken (>80\%). Diese sind in vivo unempfindlich gegen{\"u}ber Antibiotika und somit ist die einzige sinnvolle Therapie der Ausbau der infizierten Prothese, welcher lange und kostenspielige Krankenhausaufenthalte f{\"u}r den Patienten mit sich bringt. Der Grund f{\"u}r diese Resistenz der Bakterien liegt darin, dass sie zur Biofilmbildung f{\"a}hig sind und sehr gut an Fremdk{\"o}rper-Oberfl{\"a}chen adh{\"a}rieren k{\"o}nnen. Welche Methode nun geeignet ist, die Adh{\"a}renz von Staphylokokken am besten unter klinisch relevanten Bedingungen zu untersuchen, ist zu pr{\"u}fen. Das in der Arbeit entwickelte Modell erm{\"o}glicht eine semiquantitative Bestimmung der Adh{\"a}renz. F{\"u}r die Versuche wurden Metallpr{\"u}fk{\"o}rper aus Titan und Kobalt-Chrom-Legierung verwendet. Zuvor wurden diese Metalle mit bestimmen Reinigungs- und Sterilisationsvorg{\"a}ngen ges{\"a}ubert. Ein Teil der verwendeten Pr{\"u}fk{\"o}rper ist vor Beimpfung mit den Keimen durch Serumproteine bzw. Gewebsfl{\"u}ssigkeiten beschichtet worden, um das Anheftungsverhalten unter verschiedenen Bedingungen beurteilen zu k{\"o}nnen. Hierf{\"u}r wurden Albumin, Kollagen Typ I und Typ II, Fibronektin und Fibrinogen verwendet. Sieben Titan-Pr{\"u}fk{\"o}rper sind in Schlieren (Schweiz) durch ein spezielles Verfahren mit PLL-g-PEG, einem Makromolek{\"u}l welches die Adh{\"a}sion von Proteinen herabsetzt, beschichtet worden. Eine Auswirkung durch Infektionen sollte hierbei {\"u}berpr{\"u}ft werden. Die Auswertung wurde unter REM-Betrachtung durchgef{\"u}hrt. Hierbei ist eine semiquantitative Abstufung der Adh{\"a}renzkraft von 1-5 getroffen worden. In den Ergebnissen zeigten die beiden verwendeten Metalle Titan und Kobalt-Chrom-Legierung keine wesentlichen Unterschiede in der gezeigten Adh{\"a}renz von Staphylokokken. Durch die Serumprotein- und Gewebsfl{\"u}ssigkeitsbeschichtung ließen sich Unterschiede unter verschiedenen Bedingungen feststellen. Fibronektin und Fibrinogen bewirken eine starke Zunahme an adh{\"a}renten Bakterienzellen. Kollagen Typ I und II zeigen eine leichte Adh{\"a}renzverst{\"a}rkung und bewirken Biofilmbildung. Albuminbeschichtung reduziert die Anzahl adh{\"a}renter Staphylokokken. Die PLL-g-PEG Beschichtung l{\"o}st starke Adh{\"a}renz und Biofilmbildung aus. Die hier angewandte Methode, kontaminierte Metallpr{\"u}fk{\"o}rper unter dem Rasterelektronenmikroskop zu betrachten, eignet sich um das Adh{\"a}renzverhalten von Bakterien zu beurteilen. Dabei lassen sich die Versuchsbedingungen auf vielfache Weise ver{\"a}ndern. Verschiedene Metalle und andere Materialien k{\"o}nnen miteinander verglichen werden. Des Weiteren ist es m{\"o}glich, unterschiedliche Proteinbeschichtungen vorzunehmen, um deren Einfluss auf die Adh{\"a}renz zu zeigen. Zus{\"a}tzlich ist eine Durchf{\"u}hrung der Versuche unter Bewegung m{\"o}glich, was eine Ann{\"a}herung an die Verh{\"a}ltnisse im menschlichen K{\"o}rper bedeutet. Neben Staphylokokken k{\"o}nnten auch andere Bakterienspezies untersucht werden. In dieser Studie wird erstmals gezeigt, dass Kollagen eine Biofilmbildung bei Staphylokokken induziert. Dies bedarf weiterer Untersuchung, welcher Mechanismus hierf{\"u}r verantwortlich ist. Die PLL-g-PEG Beschichtung hat auf Infektionen keine erfolgsversprechende Wirkung. Im Gegenteil, es kommt zu einer starken Besiedlung des Fremdmaterials. Albumin dagegen zeichnet sich durch eine Herabsetzung der Adh{\"a}renzst{\"a}rke aus. Daraus k{\"o}nnte man therapeutischen Nutzen ziehen und Implantate vor Einbau mit Albumin beschichten.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Loessner2002,
  author    = {L{\"o}ßner, Isabel},
  title     = {Die Rolle des bakteriellen Insertionselements IS256 bei der Modulation der Biofilmbildung in Staphylococcus epidermdis},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-3258},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2002},
  abstract  = {Staphylococcus epidermidis z{\"a}hlt zu den h{\"a}ufigsten Erregern nosokomialer Infektionen im Zusammenhang mit implantierten Fremdk{\"o}rpern. Diese Bakterien zeigen eine außergew{\"o}hnliche ph{\"a}notypische und genotypische Variabilit{\"a}t, von der auch die Expression wichtiger virulenz- und resistenzassoziierter Gene betroffen ist. M{\"o}glicherweise verf{\"u}gen Staphylokokken damit {\"u}ber Anpassungsstrategien, die sie f{\"u}r das {\"U}berleben unter wechselnden Umweltbedingungen ben{\"o}tigen. In der vorliegenden Arbeit wurde die Rolle von bakteriellen Insertionssequenzen (IS) bei der Genomplastizit{\"a}t von Staphylococcus epidermidis untersucht. Im Mittelpunkt des Interesses stand dabei das Insertionselement IS256 und sein Einfluß auf die Biofilmbildung von Staphylococcus epidermidis. Die F{\"a}higkeit von S. epidermidis, an Oberfl{\"a}chen zu haften und Biofilme zu bilden ist von der Pr{\"a}senz und Expression des ica-Operons abh{\"a}ngig, das Enzyme f{\"u}r die Synthese eines Exopolysaccharids (PIA) kodiert. Die PIA-Produktion ist {\"a}ußerst variabel und hat damit Einfluß auf das Virulenz- und Kolonisierungsverhalten dieser Bakterien. Im ersten Teil dieser Arbeit wurde gezeigt, daß die ver{\"a}nderliche PIA-Produktion bei S. epidermidis im wesentlichen auf drei Mechanismen zur{\"u}ckzuf{\"u}hren ist, an denen das IS-Element IS256 urs{\"a}chlich beteiligt ist. Zun{\"a}chst konnte durch den Vergleich der IS256-spezifischen Hybridisierungsmuster eines biofilmbildenden S. epidermidis-Wildtypstammes und dessen PIA-negativer Spontanvarianten gezeigt werden, daß die multiplen IS256-Kopien im Genom dieses Stammes außerordentlich aktiv sind. Die n{\"a}here Analyse der Varianten ergab bei einem Teil der PIA-negativen Abk{\"o}mmlinge umfangreiche IS256-vermittelte genomische Umordnungen als Ursache f{\"u}r den Verlust der Biofilmbildung. Eine weitere Gruppe von Biofilm-negativen Varianten wies IS256-Insertionen im ica-Gencluster auf. Die Verteilung der Insertionsstellen im ica-Operon ließ darauf schließen, daß es sich bei dem icaC-Gen um einen Hot-spot f{\"u}r die Integration von IS256 handelt. Solche ica::IS256-Insertionen konnten bereits in zahlreichen S. epidermidis St{\"a}mmen nachgewiesen werden. Da diese Insertionen reversibel sind, bilden sie eine wesentliche Ursache f{\"u}r die Phasenvariation der Biofilmbildung von S. epidermidis. Bei einer dritten Gruppe von Varianten konnten Deletionen verschieden großer DNA-Abschnitte im S. epidermidis-Chromosom beobachtet werden, die zu einem Verlust der ica-Gene und damit der F{\"a}higkeit, Biofilme auszubilden, f{\"u}hrte. Um die Frage zu kl{\"a}ren, welche Gene in der Umgebung des ica-Operons liegen und durch die Deletion von bis zu 250 kb-großen DNA-Fragmenten verloren gehen, wurde eine Cosmid-Genbank des S. epidermidis -Wildtypstammes erstellt. Die durch Nukleotidsequenzierung erhaltenen Informationen wurden mit der in der Genom-Datenbank zur Verf{\"u}gung stehenden Sequenz des 1. A ZUSAMMENFASSUNG 2 Referenzstammes S. epidermidis RP62A verglichen und in einer Genkarte zusammengefaßt. Neben einzelnen Unterschieden zwischen den beiden S. epidermidis-St{\"a}mmen fiel vor allem auf, daß mehrere der von der Deletion betroffenen Leseraster f{\"u}r Proteine mit {\"A}hnlichkeiten zu oberfl{\"a}chenassoziierten Proteinen kodieren, die an der Adh{\"a}renz der Bakterien beteiligt sein k{\"o}nnten. Daneben finden sich aber auch Leserahmen mit {\"A}hnlichkeiten zu Transportsystemen und zahlreiche mobile genetische Elemente. Diese Ergebnisse lassen vermuten, daß das ica-Operon von S. epidermidis m{\"o}glicherweise Teil einer Pathogenit{\"a}tsinsel ist. Die Analyse der Deletionsrandbereiche einer Mutante ergab, daß der Verlust von mehr als 200 kb DNA durch homologe Rekombination zwischen zwei IS256-Elementen vermittelt wurde, die im Wildtypstamm in gleicher Orientierung zueinander vorlagen. Da IS256 offensichtlich eine wichtige Rolle bei der Genomplastizit{\"a}t von S. epidermidis spielt, konzentrierte sich der zweite Teil der Arbeit auf die Aufkl{\"a}rung des Transpositionsmechanismus dieses IS-Elements. Dabei konnte gezeigt werden, daß IS256 eine alternative Transpositionsreaktion nutzt, die durch die Bildung zirkul{\"a}rer, extrachromosomaler DNA-Molek{\"u}le gekennzeichnet ist. Diese DNA-Zirkel bestehen aus einer vollst{\"a}ndigen IS256-Kopie, bei der die beiden Enden des Elementes durch eine variable Anzahl von Nukleotiden fremder DNA als Br{\"u}cke miteinander verbunden sind. Es konnte gezeigt werden, daß diese kurzen DNA-Abschnitte aus der Nachbarschaft der fr{\"u}heren IS256-Insertionsstelle stammen, wobei sowohl stromaufw{\"a}rts als auch stromabw{\"a}rts liegende Nukleotidsequenzen nachgewiesen wurden. Neben diesen vollst{\"a}ndigen IS256-Zirkeln wurden aber auch Molek{\"u}le gefunden, bei denen entweder das rechte oder das linke Ende von IS256 fehlten. Die Daten legen nahe, daß beide IS256-Enden an der Zirkelbildung teilnehmen k{\"o}nnen und im Unterschied zu anderen zirkelbildenden Insertionssequenzen, die Strangtransferreaktion w{\"a}hrend der Zirkularisierung mit geringer Spezifit{\"a}t verl{\"a}uft. Ringf{\"o}rmige IS256-Molek{\"u}le konnten sowohl in S. epidermidis als auch in rekombinanten S. aureus und E. coli-St{\"a}mmen nachgewiesen werden, was auf eine untergeordnete Rolle speziesspezifischer Faktoren bei diesem Prozeß schließen l{\"a}ßt. Dagegen konnte durch die Einf{\"u}hrung einer Mutation in das putative Transposasegen des Elementes gezeigt werden, daß dieses Genprodukt f{\"u}r die IS256-Zirkularisierung essentiell ist. Es ist zu vermuten, daß die Bildung zirkul{\"a}rer IS256-Molek{\"u}le die Voraussetzung f{\"u}r die pr{\"a}zise Exzision des Elementes w{\"a}hrend der Phasenvariation der Biofilmproduktion bildet. Außerdem ist die Generierung stabiler Mutationen durch das Zur{\"u}cklassen von Teilen der duplizierten Zielsequenz oder durch die Vermittlung kleinerer Deletionen w{\"a}hrend der Zirkelbildung vorstellbar. Dar{\"u}ber hinaus bilden die multiplen Kopien des Elementes im Genom Kreuzungspunkte f{\"u}r homologe Rekombinationsereignisse. IS256 stellt damit sehr wahrscheinlich einen wesentlichen Faktor f{\"u}r die Flexibilit{\"a}t des Genoms von S. epidermidis dar. Die detaillierte Aufkl{\"a}rung der molekularen Mechanismen, die die Transposition von IS256 beeinflussen, k{\"o}nnten daher wertvolle Einblicke in die genetischen Anpassungsstrategien dieses bedeutenden nosokomialen Pathogens geben.},
  subject      = {Staphylococcus epidermis},
  language  = {de}
}