TY  - THES
A1  - Tabares, Paula
T1  - Antimicrobial, anti-protease and immunomodulatory activities of secondary metabolites from Caribbean sponges and their associated bacteria
T1  - Sekundärmetabolite mit antimikrobiellen, Protease-hemmenden und immunmodulatorischen Aktivitäten aus karibischen Schwämmen und assoziierten Bakterien
N2  - Marine sponges and their associated bacteria have been proven to be a rich source of novel secondary metabolites with therapeutic usefulness in infection and autoimmunity. This Ph.D. project aimed to isolate bioactive secondary metabolites from the marine sponges Amphimedon compressa, Aiolochroia crassa and Theonella swinhoei as well as from bacteria associated with different Caribbean sponges, specifically actinomycetes and sphingomonads. In this study, amphitoxin was isolated from the crude methanol extract of the sponge A. compressa and it was found to have antibacterial and anti-parasitic activities. Amphitoxin showed protease inhibitory activity when tested against the mammalian protease cathepsin B and the parasitic proteases rhodesain and falcipain-2. Furthermore, miraziridine A was identified in the dichloromethane extract of the sponge T. swinhoei collected offshore Israel in the Red Sea. Miraziridine A, a natural peptide isolated previously from the marine sponge Theonella aff. mirabilis, is a potent cathepsin B inhibitor with an IC50 value of 1.4 g/mL (2.1 M). Secondary metabolites from sponge-derived bacteria were also isolated and identified. A total of 79 strains belonging to 20 genera of the order Actinomycetales and seven strains belonging to two genera of the order Sphingomonadales were cultivated from 18 different Caribbean sponges and identified by 16S rRNA gene sequencing. Seven of these strains are likely to represent novel species. Crude extracts from selected strains were found to exhibit protease inhibition against cathepsins B and L, rhodesain, and falcipain-2 as well as immunomodulatory activities such as induction of cytokine release by human peripheral blood mononuclear cells. The isolates Sphingobium sp. CO105 and Lapillicoccus sp. BA53 were selected for cultivation, extraction and purification of bioactive metabolites based on initial bioactive screening results. The isoalloxazine isolumichrome was isolated from the strain Sphingobium sp. CO105 which inhibited the protease rhodesain with an IC50 of 0.2 M. The strain Lapillicoccus sp. BA53 was found to produce p-aminosalicylic acid methyl ester, which showed activity against the proteases cathepsins B and L, falcipain-2 and rhodesain. These results highlight the significance of marine sponge-associated bacteria to produce bioactive secondary metabolites with therapeutic potential in the treatment of infectious diseases and disorders of the immune system.
N2  - Marine Schwämme und damit assoziierte Bakterien stellen eine wertvolle Quelle für neuartige Sekundärmetabolite mit therapeutischer Bedeutung für Infektion und Autoimmunität dar. Ziel dieser Doktorarbeit war die Isolierung bioaktiver Sekundärmetabolite aus den marinen Schwämmen Amphimedon compressa, Ailochroia crassa und Theonella swinhoei sowie von Bakterien, die mit verschiedenen karibischen Schwämmen assoziiert sind, wie z. B. Actinomyceten und Sphingomonaden. Amphotoxin wurde in dieser Studie aus dem methanolhaltigen Rohextrakt des Schwammes A. compressa isoliert. Es konnte sowohl eine antibakterielle als auch antiparasitäre Aktivität nachgewiesen werden. Der Einfluss von Amphotoxin auf die humane Protease Cathepsin B und die parasitären Proteasen Rhodesain und Falcipain-2 wurde ebenfalls getestet und es zeigte sich eine inhibitorische Wirkung gegenüber diesen Proteasen. Darüber hinaus wurde aus dem Dichlormethanextrakt des Schwammes T. swinhoei, der aus dem Roten Meer in Israel gewonnen wurde, Miraziridin A isoliert. Dieses natürliche Peptid war bereits aus dem marinen Schwamm Theonella aff. mirabilis isoliert worden. Miraziridin A ist ein starker Cathepsin B Inhibitor, der IC50 Wert beträgt 1.4 mg/mL (2.1 M). Sekundärmetabolite von aus Schwämmen gewonnenen Bakterien wurden ebenfalls isoliert und identifiziert. Es konnten 79 Stämme, die zu 20 verschiedenen Gattungen der Ordnung Actinomycetales, sowie sieben Stämme, die zu zwei Gattungen der Ordnung Sphingomonadales gehören, isoliert werden. Diese Bakterienstämme wurden aus ingesamt 18 verschiedenen karibischen Schwämmen kultiviert und mit Hilfe der 16S rRNA Sequenzierung bestimmt. Sieben dieser Stämme stellen wahrscheinlich neue Arten dar. Rohextrakte ausgewählter Stämme zeigten eine Proteasehemmung gegen die Cathepsine B und L, Rhodesain, Falcipain-2 sowie immunmodulatorische Wirkungen wie z.B. die Induktion der Cytokinfreisetzung durch menschliche periphere mononukleäre Blutzellen. Die Isolate Sphingobium sp. CO105 und Lapillicoccus sp. BA53 wurden für die Kultivierung, Extraktion und Aufreinigung von bioaktiven Metaboliten aufgrund der ersten vielversprechenden bioaktiven Testergebnisse ausgewählt. Das Isoalloxazin Isolumichrom wurde aus dem Stamm Sphingobium sp. CO105 isoliert, welches die Protease Rhodesain mit einem IC50-Wert von 0.2 M inhibiert. Für den Stamm Lapillicoccus sp. BA53 konnte nachgewiesen werden, dass er p-Aminosalicylsäuremethylester produziert, der eine Aktivität gegen die Proteasen Cathepsin B und L, Falcipain-2 und Rhodesain zeigt. Diese Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung mariner, Schwamm-assoziierter Bakterien, die bioaktive sekundäre Metabolite mit therapeutischem Potential für die Behandlung von Infektionskrankheiten und Funktionsstörungen des Immunsystems produzieren.
KW  - Schwämme
KW  - Bakterien
KW  - Karibisches Meer
KW  - Sekundärmetabolit
KW  - Actinomycetes
KW  - sphingomonads
KW  - marine sponge
KW  - anti-protease
KW  - immunomodulatory
KW  - phylogenetic analysis
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-67000
ER  - 
TY  - THES
A1  - Münch, Julia Eva Maria
T1  - Nachweis von Rekombination innerhalb des Norovirus-Capsidgens
T1  - Evidence of Recombination in the Norovirus Capsid Gene
N2  - Diese Arbeit zeigt das Vorkommen von fünfundzwanzig neuen Norovirusstämmen in Deutschland und stellt ihre phylogenetischen Verwandschaftsverhältnisse dar. Bei zweien dieser Stämme handelte es sich um natürlich entstandene rekombinante Viren, deren Rekombinationsbruchpunkte innerhalb der Capsidregion lagen. Die Schnittstellen wiesen in ihrer unmittelbaren Umgebung charakteristische Eigenschaften rekombinanter Viren auf. Die Virulenz und die Antigenität des Erregers, sowie die Methoden der taxonomischen Zuordnung wurden in Bezug auf die Tragweite dieser Ergebnisse diskutiert. Die genetische Information für den Virusnachweis wurde aus 119 NV-positiven Stuhlproben von bis zu vier Jahre alten Kindern isoliert und sind in den Städten Hamburg, Bochum, Freiburg, Erlangen und Dresden zwischen 1997 und 1998 gesammelt worden. Durch Amplifikation und Sequenzierung wurde die komplette Capsidsequenz von fünfundzwanzig zuvor noch nicht beschriebenen NV-Stämmen ermittelt und mit Maximum-Likelihood Analysen ihre verwandschaftliche Beziehung als phylogenetischer Baum dargestellt. Durch verschiedene, zum Rekombinationsnachweis geeignete Methoden (Exploratory Tree Analysis, Similarity Plots, Splits Tree und Sawyer´s Test) wurden der Datensatz auf das Vorkommen von Rekombinationsereignissen untersucht. Splits Tree lieferte zunächst Hinweise auf insgesamt drei rekombinante Stämme: Hamburg180/1997/GE (HH180), Hamburg137/1997/GE (HH137) und Bochum272/1987/GE (BO272). Durch die im Anschluss verwendeten Methoden (s. o.) wurden jedoch nur die zwei Erstgenannten als Mosaiksequenzen bestätigt, so dass der Stamm BO272 nicht in die Endergebnisse aufgenommen wurde. Sim Plot und Exploratory Tree Analysis ordneten den rekombinanten Stämmen die jeweiligen Parentalstämme zu. Dem zufolge entstanden beide Rekombinanten aus Viren der NV-Genogruppe II/4, HH180 aus Hamburg189/1997/GE und Bochum024/1998/GE und HH137 aus Hamburg189/1997/GE und Hamburg139/1997/GE. Durch das Programm LARD wurden die genauen Lokalisationen der jeweiligen Rekombinationsbruchpunkte ermittelt. Diese befanden sich beim Stamm HH180 an den Sequenzpositionen 519 nt und 762 nt und beim Stamm HH137 an der Position 768 nt. Vor und nach diesen Bruchpunkten wurden Maximum-Likelihood-Bäume aus dem rekombinantem Stamm, den beiden Parentalstämmen und einer Außengruppe erstellt. Mit hohen Boostrapwerten für die einzelnen Verzweigungen wechselten beide rekombinanten Stämme nach jedem Bruchpunkt ihre phylogenetische Zugehörigkeit zu einem anderen Parentalvirus innerhalb des konstruierten Baumes. Um beurteilen zu können, ob Noroviren generell dazu neigen, genetische Information auszutauschen, wurde die Struktur der Rekombinationsregion anaysiert und mit der Struktur von Viren, bei denen Rekombinationsereignisse gehäuft nachgewiesen werden konnten, verglichen. Beide Stämmme zeigten typische Eigenschaften von sogenannten ‚homologous recombination activators’. In Bezug auf die Genomorganisation befanden sich bei jeder Rekombinanten eine der Schnittstellen im Bereich der Protruding-Region der Capsidsequenz, in der sich vermutlich die Antikörper-Bindungsstelle des Virus befindet. Diese Studie zeigt also im Einklang mit späteren Ergebnissen, dass homologe Rekombination innerhalb des NV-Capsidgens kein isoliertes Ereignis darstellt. Im Hinblick auf immunologische Bedeutung und Klassifikation wurde die Tragweite von Rekombinationsereignissen innerhalb verschiedener Genomabschnitten diskutiert und alternative Lösungen vorgeschlagen. Es ist fraglich, ob bei natürlichem Vorkommen von Rekombination in wahrscheinlich immunologisch bedeutsamen Regionen des Virusgenoms die Sequenzierung der Polymerase-Region zur Klassifikation ausreicht, oder ob die Verwendung der Capsidregion sinnvoller wäre.
N2  - In this study we have assessed the occurence of recombination in the norovirus capsid gene. For this purpose, 25 complete capsid sequences of norovirus strains, generated from norovirus-positive clinical samples were examined. Recombination was detected in two of the 25 strains, both belonging to the genetic cluster II/4 and so did the parental strains, which were also identified. Recombination breakpoints were in one of the strains located at the interface P1-1 and P2 domain, and in the other, there was an additional breakpoint in the S domain. Each one was validated independently by different recombination detecting methods (SimPlot, Exploratory Tree Analysis, Sawyer´s Test, and LARD). The recombination region displayed features such as length, sequence composition, and predicted RNA secondary structure that are characteristic of homologous recombination activators. Our results suggest that recombination in the norovirus capsid gene may naturally occur, involving capsid domains presumably exposed to immunological pressure.
KW  - Homologe Rekombination
KW  - Stammbaum
KW  - Norovirus
KW  - Capsidgen
KW  - phylogenetische Analyse
KW  - Norovirus
KW  - capsid gene
KW  - phylogenetic analysis
KW  - recombination
Y1  - 2006
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-28789
ER  -