TY  - THES
A1  - Winkelmann, Julia
T1  - Molekulare Charakterisierung Saposin-ähnlicher Proteine von Entamoeba histolytica SCHAUDINN
T1  - Molecular characterization of saposin-like proteins of Entamoeba histolytica SCHAUDINN
N2  - Saposin-ähnliche Proteine (SAPLIPs) sind membraninteragierende Proteine, die sich durch die konservierte Position von drei Disulfidbrücken, einer typischen alpha-helikalen Proteinfaltung und der Fähigkeit mit Lipiden zu interagieren, auszeichnen. Ihre zellulären Funktionen sind äußerst vielfältig. Bis zum Beginn des Genomsequenzierungsprojektes waren die Amoebapores die einzigen bekannten und charakterisierten SAPLIPs von Entamoeba histolytica, dem Erreger der humanen Amöbenruhr. Aufgrund ihrer antimikrobiellen Aktivität stellen sie für diesen parasitischen Einzeller, der sich von phagozytierten Bakterien ernährt, wichtige Effektormoleküle dar. Sie können aber auch cytolytisch auf Wirtszellen wirken und werden deshalb als bedeutender Pathogenitätsfaktor angesehen. Die theoretische computergestützte Datenbankanalyse nach Abschluss der Genomsequenzierung ergab, dass es 16 weitere Gene kodierend für SAPLIPs zusätzlich zu den drei Amoebapore-Genen gibt. Die Sequenzen der neuen SAPLIPs sind abgesehen von dem Cysteinmotiv divers und auch die Größe der Proteine ist sehr unterschiedlich (77 - 1009 Aminosäuren). Alle besitzen sie jedoch eine einzige, C-terminal gelegene SAPLIP Domäne. Außer der SAPLIP-Domäne konnten keine weiteren bekannten funktionellen oder strukturellen Domänen in den relevanten Datenbanken identifiziert werden, die auf mögliche Funktionen hätten hinweisen können. Alle SAPLIP-Gene werden gleichzeitig in axenisch kultivierten Trophozoiten transkribiert wie durch reverse Transkriptions-PCR gezeigt wurde. Die vergleichende transkriptionelle Analyse im Mikroarray ergab, dass nach Kontakt mit menschlichen Kolonzellen keine Hochregulierung dieser Gene mit Ausnahme des Amoebapore A Gens stattfindet. Für die parallele Klonierung der verschiedenen SAPLIP-Domänen wurde ein ”Expressionsscreening” in E.coli mit dem grün fluoreszierenden Protein als Reporterprotein etabliert, das die erfolgreiche Klonierung und Expression eines Fragments aufgrund der Fluoreszenz der Bakterienkolonie bereits auf der Ebene der Transformation anzeigt. Die rekombinant exprimierte und bis zur Homogenität gereinigte SAPLIP-Domäne von SAPLIP 12 wies Amoebapore-ähnliche Aktivitäten auf. Unter Verwendung von Liposomen konnte porenbildende Aktivität nachgewiesen werden, wobei diese Aktivität stark an einen sauren pH-Wert gebunden ist. Die SAPLIP-Domäne 12 ist aber auch antibakteriell und dieses sogar mit vergleichbarer Selektivität wie Amoebapore A, nämlich Zelllyse von gram-positiven B. megaterium war nachweisbar, jedoch nicht von gram-negativen E. coli. Strukturell unterscheiden sich die SAPLIP-Domäne 12 und Amoebapore A bezüglich der Exposition positiver Ladungsansammlungen auf der Proteinoberfläche und des Fehlens des für den Mechanismus der Amoebapores essentiellen Histidinrestes an entsprechender Position in der Sequenz. Darüber hinaus übt die SAPLIP-Domäne 12 eine im Vergleich zum Amoebapore A geringere spezifische Aktivität aus. Diese Eigenschaften weisen darauf hin, dass es sich um einen anderen Wirkungsmechanismus handeln könnte. Für die SAPLIP-Domäne 12 wäre eine über die positiven Ladungen der Proteinoberfläche vermittelte Interaktion mit den negativ geladenen Phospholipidköpfen von Membranen denkbar, die bei Erreichen einer bestimmten Konzentration in einer Störung der Lipidordnung und letztendlich in der Auflösung der Membranstruktur resultieren könnte. SAPLIP 3 ähnelt den Amoebapores in der Größe und molekularen Architektur und kann somit als funktionelle Einheit angesehen werden, es unterscheidet sich aber durch eine hohe negative Nettoladung von den Amoebapores. Außerdem ist das rekombinante SAPLIP 3 nicht antibakteriell und die Membraninteraktionen dieses SAPLIPs unterscheiden sich grundlegend von denjenigen, die für die Amoebapores beschrieben sind. SAPLIP 3 zerstört nicht einfach die Liposomenstruktur wie von den porenbildenden Amoebapores bekannt, sondern es vermittelt die Fusion von multilamellaren Liposomen unter Freisetzung des Liposomeninhalts. Diese Aktivität ist abhängig von der Anwesenheit anionischer Lipide und von einem sauren pH-Wert. Die Fähigkeit zur Vesikelfusion sowie die Verteilung der negativen Ladungen von SAPLIP 3 auf der Proteinoberfläche ähneln Merkmalen des humanen Saposin C. Neben der Funktion als Cofaktor von Exohydrolasen, die im Sphingolipid Katabolismus involviert sind, wird angenommen, dass die Fähigkeit von Saposin C, Vesikel zu fusionieren, wichtig für die Reorganisation der humanen lysosomalen Kompartimente ist. Die Saposin C-ähnlichen Charakteristika von SAPLIP 3 geben Grund zu der Annahme, dass es bereits in einem so basalen Organismus wie der Amöbe ein Protein mit Saposin-ähnlichen membranfusionierenden Aktivitäten gibt und dass dieses SAPLIP entsprechende Funktionen während endo- und exozytotischer Transportprozesse in der Amöbe übernehmen könnte.
N2  - Saposin-like proteins (SAPLIPs) are membrane-interacting proteins that are characterized by the conserved position of three disulphide bonds, a typical alpha-helical fold and the ability to interact with lipids. Their cellular functions are extremely diverse. Until the beginning of the genome-sequencing project, the amoebapores were the only known and characterized SAPLIPs of Entamoeba histolytica, which is the causative agent of human amoebiasis. Due to their antimicrobial activity, these proteins are important effector molecules of this unicellular parasite, which feeds on phagocytozed bacteria. However, they also exert cytolytic activity against host cells and therefore, they are considered to be a major pathogenicity factor of the amoeba. The theoretical computer-based data base analysis after the completion of genome sequencing revealed 16 genes coding for SAPLIPs in addition to the three amoebapore genes. The sequences of the novel SAPLIPs are diverse apart from the cysteine motif and furthermore, the sizes of the proteins are highly different (77 – 1009 amino acid residues). They all contain a single, C-terminally located SAPLIP domain. Beside the SAPLIP domain, no other functional or structural domains were identified in the relevant databases that would have pointed to possible functions. All SAPLIP-genes are transcribed in axenically cultured trophozoites at the same time as shown by reverse transcription PCR. The comparative transcriptional analysis using microarrays revealed that after six hours of contact with human cells and their phagocytosis none of these genes, with the exception of the amoebapore A gene, was upregulated. In order to clone the different fragments in parallel, an expression screening in E. coli with the green fluorescent protein as reporter protein was established, which indicates the successful cloning and expression of a fragment by the fluorescence of the bacterial colony already at the level of transformation. The SAPLIP domain 12, which has been recombinantly expressed and purified to homogeneity, exerts amoebapore-like activities. Using liposomes, pore-forming activity was detected, which is strongly dependent on acidic pH. Furthermore, the SAPLIP domain 12 is antibacterial even with similar selectivity as amoebapore A in that cell lysis of gram-positive B. megaterium was detectable but not of gram-negative E. coli. Structurally, the SAPLIP domain 12 differs from the amoebapores by exposing patches of positive charges on the protein surface und by lacking a histidine residue at a corresponding position in its sequence, which has been shown to be essential for the mechanism of amoebapore A. Moreover, the SAPLIP domain 12 displays a lower specific activity. These features indicate that this SAPLIP domain may act by means of another mechanism. It may interact with the negatively charged phospholipid head groups of membranes by its positively charged protein surface and after reaching a certain threshold concentration, possibly resulting in a disturbance of the lipid order and finally in the disintegration of the membrane structure. SAPLIP 3 resembles the amoebapores in size and molecular architecture and could therefore be considered as a functional unit, but it differs from the amoebapores by a highly negative net charge. Besides, the recombinant protein is not antibacterial and the membrane interactions of this SAPLIP are completely different from those described for the amoebapores. SAPLIP 3 does not simply destroy the liposome structure as known from the pore-forming amoebapores but induces leaky fusion of multilamellar liposomes. This activity is dependent on the presence of negatively charged lipids and on acidic pH. The capability of vesicle fusion as well as the negative charge distribution of SAPLIP 3 resembles features of the human saposin C. Beside its function as a cofactor of exohydrolases, which are involved in the sphingolipid catabolism, saposin C is considered to be involved in the reorganization of human lysosomal compartments due to its fusogenic activity. The saposin C-like characteristics of SAPLIP 3 suggest that a protein with saposin-like membrane fusogenic activity already exists in such a basal organism like an amoeba and that this SAPLIP fulfils corresponding functions during endo- and exocytotic transport processes in the amoeba.
KW  - Entamoeba histolytica
KW  - Amoebapor-Proteine
KW  - Molekularbiologie
KW  - Saposin-ähnliche Proteine
KW  - Entamoeba histolytica
KW  - Amoebapores
KW  - Membraninteraktionen
KW  - Saposin-like proteins
KW  - Entamoeba histolytica
KW  - Amoebapores
KW  - membrane interactions
Y1  - 2005
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-15927
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Wintermeyer, E.
A1  - Rdest, U.
A1  - Ludwig, B.
A1  - Debes, A.
A1  - Hacker, Jörg
T1  - Characterization of legiolysin (lly); responsible for hemolytic activity, colour production and fluorescence of Legionella pneumophila
N2  - No abstract available
KW  - Infektionsbiologie
Y1  - 1991
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-59706
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Wirbelauer, J.
A1  - Hof, H.
A1  - Hacker, Jörg
T1  - Die Wirkung von Desacetylcefotaxin, einem Metaboliten von Cefotaxim, in vitro und auf die experimentelle Infektion mit Escherichia coli
T1  - Activity of Desacetylcefotaxime, a Metabolite of Cefotaxime, In Vitro and in a Model of Experimental Infection with Escherichia coli
N2  - Die MHK-Werte von Desacetylcefotaxim gegen verschiedene, z. T. ampicillinresistente Stämme von Escherichia coH, die mit Hilfe einer Agardilutionsmethode erhoben wurden, waren höher als die von Cefotaxim und Ceftriaxon, jedoch niedriger als die von Cefoxitin. In einem Modell der systemischen Infektion der Maus mit einem plasmidtragenden, betalactamaseproduzierenden Stamm von E. coli führte die Therapie mit Desacetylcefotaxim zu einer starken Reduktion der Keime pro Leber. Im Vergleich zur Therapie mit Cefotaxim trat die protektive Wirkung aber verlangsamt ein. Desacetylcefotaxim ist also kein unnützes Abbauprodukt von Cefotaxim.
N2  - The MIC values of desacetylcefotaxime, as determined by an agar dilution method, for several strains of Escherichia coli largely resistant to ampicillin were considerably higher than those of cefotaxime or ceftriaxone respectively. The values were, however, definitely lower than those of cefoxitin. In a mouse model of a systemic infection with a plasmid-bearing, j3-lactamase producing strain of E. coli the therapeutic potency of ampicillin, cefotaxime and desacetylcefotaxime was determined by counting the bacterial numbers per liver at days 1,3 and 7 after subcutaneous infection with about 103 viable bacteria. Desacety1cefotaxime was able to redure thc bacterial load considerably, though with a delay in comparison to cefotaxime.
Y1  - 1988
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-40348
ER  - 
TY  - THES
A1  - Wu, Rongxue
T1  - Integrins and SPARC : potential implications for cardiac remodeling
N2  - Der enorme Umbau des Herzgewebes, wie man ihn nach Drucküberlastung des Ventrikels oder MyokardInfarkt beobachten kann, gilt als eine der kausalen Ursachen des Herzversagens. Die Veränderungen in der Architektur des Herzens beeinflussen die mechanischen Eigenschaften des Herzmuskels, begründet sind sie jedoch in Anpassungsprozessen auf der zellulären Ebene vor allem in einer Modulation der Expression bestimmter Gene. Gemeinsam mit Integrinen, den Transmembran-Rezeptoren, welche die extrazelluläre Umgebung mit dem intrazellulären Zytoskelett verbinden, gehören Proteine der extrazellulären Matrix (ECM) und matrizelluläre Proteine zu den Schlüsselkomponenten, die den Umbauprozess im Herzen steuern. Aus diesen Gründen hatte diese Doktorarbeit zum Ziel, die Rolle der Integrine für die Regulation der Genexpression und die Leistungsfähigkeit des Herzmuskels während der durch Drucküberlastung oder myokardialen Infarkt (MI) hervorgerufenen Wundheilungsprozesse zu analysieren. Um die Beteiligung von Integrin Beta 1 zu untersuchen, wurde ein experimentelles Modell der Drucküberlastung im Mausherzen (aortic banding; Konstriktion der Aorta; AB) eingesetzt, wobei Mäuse mit einer konditionalen, Herz-spezifischen Deletion des Integrin Beta 1 Gens untersucht wurden. Ein besonderes Augenmerk wurde dabei auf die physiologischen Unterschiede und eine veränderte Genexpression im gestressten Herzen in An- oder Abwesenheit von Integrin Beta 1 gelegt. Interessanterweise wurden die Mäuse, welche eine Kombination aus Integrin knock-out Allel und dem Kardiomyozyten-spezifischen konditionalen knock-out Allel von Integrin Beta 1 aufwiesen im normalen Mendelschen Verhältnis geboren und wuchsen normal auf. Obwohl diese Tiere immer noch geringe Mengen von Integrin Beta 1 in ihrem Herzen aufwiesen (exprimiert von nicht-Myozyten), besaßen diese Mäuse eine veränderte Herzfunktion und waren sehr sensitiv gegenüber AB. Im Gegensatz zu der kompensatorischen hypertrophischen Reaktion, die in Wildtyp Mäusen zu beobachten war, zeigte sich in den Integrin Beta 1–defizienten Mausherzen kein Gewebeumbau. Auch die erhöhte Expression von verschiedenen ECM Proteinen, insbesondere die verstärkte Expression des matrizellulären Proteins SPARC, unterblieb nach AB in den Integrin Beta 1–defizienten Tieren. Interessanterweise konnte auch eine transiente Erhöhung der SPARC mRNA während der Umbauprozesse im Herzen in Folge von myokardialem Infarkt (MI) mittels cDNA Makroarrays festgestellt werden. In der Tat fanden sich größere Mengen von SPARC bereits 2 Tage (~2,5-fach erhöht), 7 Tage (~4-fach erhöht) und 1 Monat (~2-fach erhöht) nach MI, während ein spezifischer Inhibitor der Integrin alpha v Untereinheit diese Hochregulation von SPARC in vivo verhinderte. Immunfluoreszenz Untersuchungen von Herzgewebe verdeutlichten, dass sich die erhöhte Expression von SPARC auf das Infarktareal beschränkte, dass die Expression von SPARC nach einer anfänglichen Erhöhung im Verlauf von 1 Monaten wieder auf das Anfangsniveau zurückging und dass die verstärkte Expression von der Einwanderung von Fibroblasten in das ischämische Herzgewebe begleitet war. In vitro stimulierten die Wachstumsfaktoren TGF-Beta 1 und PDGF-BB die Expression von SPARC durch Fibroblasten. Wie sich an Hand von ELISA und Western Blot Untersuchungen feststellen ließ, war die Inhibition von Integrin Beta v nicht in der Lage, die durch TGF-Beta 1 oder PDGF induzierte Sekretion von SPARC zu beeinflussen. Jedoch zeigte sich, dass Vitronektin, ein Ligand von Integrin alpha v, sowohl die Sekretion von TGF-Beta 1 als auch von PDGF-BB durch Kardiomyozyten induzierte und diese Reaktion wurde durch den Integrin alpha v Inhibitor komplett unterdrückt. In funktioneller Hinsicht wirkte SPARC auf die durch ECM Proteine induzierte Migration von Fibroblasten ein, so dass man davon ausgehen kann, dass die lokale Freisetzung von SPARC nach myokardialem Infarkt zur Wundheilung im Herzen beiträgt. Zusammenfassend läßt die Kombination der in vivo und in vitro erhobenen experimentellen Daten den Schluss zu, dass mehrere Integrin Untereinheiten eine entscheidende Rolle während der Gewebeumbildung im Herzen spielen. Integrin-abhängige Genexpressionsereignisse wie beispielsweise die erhöhte Expression von SPARC nach MI sind entscheidend an der Koordination der Wundheilung beteiligt. Diese Prozesse scheinen auf einer komplexen Wechselwirkung und Kommunikation zwischen verschiedenen Zelltypen wie Kardiomyozyten und Fibroblasten zu beruhen, um lokal begrenzt eine Heilung und Vernarbung des verletzten Gewebes zu regulieren. Die Aufklärung des fein abgestimmten Wechselspiels zwischen Integrinen matrizellulären Proteinen wie SPARC und Wachstumsfaktoren wird sicherlich zu einem besseren und klinisch nutzbarem Verständnis der molekularen Mechanismen des Gewebeumbaus im Herzen beitragen.
N2  - The massive remodeling of the heart tissue, as observed in response to pressure overload or myocardial infarction, is considered to play a causative role in the development of heart failure. Alterations in the heart architecture clearly affect the mechanical properties of the heart muscle, but they are rooted in changes at the cellular level including modulation of gene expression. Together with integrins, the transmembrane receptors linking the extracellular environment to the cytoskeleton, extracellular matrix (ECM) proteins and matricellular proteins are key components of the remodeling process in the heart. Therefore, this thesis was aimed at analysing the role of integrins in the regulation of gene expression and heart muscle performance during cardiac wound repair induced by pressure overload or myocardial infarction (MI). To investigate the contribution of integrin Beta 1, we characterised the response of mice with a conditional, cardiac-specific deletion of the integrin Beta 1 gene in an experimental model of pressure overload by aortic banding (AB). In particular, we measured physiological alterations and gene expression events in the stressed heart in the presence or absence of integrin Beta 1. Interestingly, mice containing a knock-out allele and the ventricular myocyte-specific conditional allele of the integrin Beta 1 gene were born and grew up to adulthood. Though these animals still exhibited minor amounts of integrin Beta1 in the heart (expressed by non-myocytes), these mice displayed abnormal cardiac function and were highly sensitive to AB. Whereas a compensatory hypertrophic response to pressure overload was observed in wildtype mice, the integrin Beta 1-deficient mice were not able to undergo heart tissue remodeling. Furthermore, ECM gene expression was altered and, in particular, the increased expression of the matricellular protein SPARC after AB was abolished in integrin Beta 1–deficient mice. Interestingly, we also found a transient upregulation of SPARC mRNA during heart remodeling after MI using cDNA macroarrays. Indeed, increased SPARC protein levels were observed starting at day 2 (2.55±0.21fold, p<0.01), day 7 (3.72±0.28 fold, p<0.01) and 1 month (1.9±0.16 fold, p<0.01) after MI, which could be abolished by using an integrin alpha v inhibitor in vivo. Immunofluorescence analysis of heart tissue demonstrated that the increased SPARC expression was confined to the infarcted area and occurred together with the influx of fibroblasts into the heart. In vitro, either TGF-Beta 1 or PDGF-BB stimulated SPARC expression by fibroblasts. Inhibition of integrin alpha v did not interfere with TGF-Beta1 or PDGF induced SPARC secretion as determined by ELISA assays or Western blot. However, secretion of TGF-Beta1 and PDGF-BB by cardiomyocytes was induced by vitronectin, a ligand of integrin alpha v, and this response was blocked by the integrin alpga v inhibitor. Functionally, SPARC modulated the migratory response of fibroblasts towards ECM proteins suggesting that the local deposition of SPARC following MI contributes to scar formation. Taken together, our combined in vivo and in vitro data demonstrate that several integrin subunits play critical roles during tissue remodeling in the injured heart. Integrin-dependent gene expression events such as the upregulation of SPARC following MI are critical to orchestrate the healing response. These processes appear to involve complex cross-talk between different cell types such as cardiomyocytes and fibroblasts to allow for locally confined scar formation. The elucidation of the sophisticated interplay between integrins, matricellular proteins such as SPARC, and growth factors will undoubtedly provide us with a better and clinically useful understanding of the molecular mechanisms governing heart remodeling.
KW  - Integrine
KW  - Genexpression
KW  - Herzmuskel
KW  - Grundsubstanz
KW  - Extracellular matrix
KW  - gene expression
KW  - cardiac remodeling
KW  - migration
Y1  - 2006
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-17531
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Yu, Sung-Huan
A1  - Vogel, Jörg
A1  - Förstner, Konrad U.
T1  - ANNOgesic: a Swiss army knife for the RNA-seq based annotation of bacterial/archaeal genomes
JF  - GigaScience
N2  - To understand the gene regulation of an organism of interest, a comprehensive genome annotation is essential. While some features, such as coding sequences, can be computationally predicted with high accuracy based purely on the genomic sequence, others, such as promoter elements or noncoding RNAs, are harder to detect. RNA sequencing (RNA-seq) has proven to be an efficient method to identify these genomic features and to improve genome annotations. However, processing and integrating RNA-seq data in order to generate high-resolution annotations is challenging, time consuming, and requires numerous steps. We have constructed a powerful and modular tool called ANNOgesic that provides the required analyses and simplifies RNA-seq-based bacterial and archaeal genome annotation. It can integrate data from conventional RNA-seq and differential RNA-seq and predicts and annotates numerous features, including small noncoding RNAs, with high precision. The software is available under an open source license (ISCL) at https://pypi.org/project/ANNOgesic/.
KW  - genome annotation
KW  - RNA-seq
KW  - transcriptomics
Y1  - 2018
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-178942
VL  - 7
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Zdziarski, Jaroslaw
A1  - Brzuszkiewicz, Elzbieta
A1  - Wullt, Bjorn
A1  - Liesegang, Heiko
A1  - Biran, Dvora
A1  - Voigt, Birgit
A1  - Gronberg-Hernandez, Jenny
A1  - Ragnarsdottir, Bryndis
A1  - Hecker, Michael
A1  - Ron, Eliora Z.
A1  - Daniel, Rolf
A1  - Gottschalk, Gerhard
A1  - Hacker, Joerg
A1  - Svanborg, Catharina
A1  - Dobrindt, Ulrich
T1  - Host Imprints on Bacterial Genomes-Rapid, Divergent Evolution in Individual Patients
N2  - Bacteria lose or gain genetic material and through selection, new variants become fixed in the population. Here we provide the first, genome-wide example of a single bacterial strain’s evolution in different deliberately colonized patients and the surprising insight that hosts appear to personalize their microflora. By first obtaining the complete genome sequence of the prototype asymptomatic bacteriuria strain E. coli 83972 and then resequencing its descendants after therapeutic bladder colonization of different patients, we identified 34 mutations, which affected metabolic and virulence-related genes. Further transcriptome and proteome analysis proved that these genome changes altered bacterial gene expression resulting in unique adaptation patterns in each patient. Our results provide evidence that, in addition to stochastic events, adaptive bacterial evolution is driven by individual host environments. Ongoing loss of gene function supports the hypothesis that evolution towards commensalism rather than virulence is favored during asymptomatic bladder colonization.
KW  - Proteomanalyse
KW  - Bakterien
Y1  - 2010
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-68594
ER  - 
TY  - THES
A1  - Zdziarski, Jaroslaw Maciej
T1  - Bacterial Genome Plasticity and its Role for Adaptation and Evolution of Asymptomatic Bacteriuria (ABU) Escherichia coli Strains
T1  - Über die Bedeutung der bakteriellen Genomplastizität für die Adaptation und Evolution asymptomatischer Bakteriurie (ABU) Escherichia coli Isolate
N2  - 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.
N2  - Asymptomatische Bakteriurie (ABU) stellt eine bakterielle Infektion der Harnblase über einen langen Zeitraum dar, die häufig von Escherichia coli hervorgerufen wird, ohne dass typische Symptome einer Harnwegsinfektion auftreten. Um die Charakteristika von ABU E. coli Isolaten genauer zu untersuchen, wurden die Geno- und Phänotypen von 11 ABU-Isolaten verglichen. Außerdem wurden in mehreren aufeinanderfolgenden in vivo-Reisolaten des Modell-ABU Stammes 83972 die Veränderungen im Transkriptom, Proteom und Genom während einer langfristigen Persistenz in der menschlichen Blase charakterisiert. Schließlich wurde der Effekt des menschlichen Wirtes auf die bakterielle Adaptation durch einen Vergleich von in vitro- mit in vivo-kultivierten Stämmen abgeschätzt. ABU-Isolate stellt eine heterogene Gruppe von Organismen dar. Diese können den vier phylogenetischen Hauptgruppen von E. coli sowie unterschiedlichen klonalen Gruppen zugeordnet werden. Dementsprechend unterscheiden sie sich erheblich bezüglich der Zusammensetzung des Genomes, der Genomgröße und auch der Ausstattung mit UPEC-typischen Virulenz-assoziierten Genen. Multi-Lokus-Sequenz-Typisierung legt nahe, dass bestimmte ABU Stämme sich durch Genomreduktion aus UPEC Stämmen entwickelt haben, die eine Harnwegsinfektion mit charakteristischen Symptomen auslösen konnten. Folglich erlaubt die hohe Genomplastizität von E. coli keine generalisierte Betrachtung einzelner Isolate eines Klons. Genomreduktion über Punktmutationen, Genom-Reorganisation und Deletionen resultierte in der Inaktivierung einiger Gene, die für einige UPEC Virulenz-Faktoren kodieren. Dies stützt die Vorstellung, dass eine verminderte bakterielle Aktivierung der Entzündung der Wirtsschleimhaut den Lebensstil von ABU (bei diesen E. coli-)Isolaten fördert. Genregulation und genetische Diversität sind Strategien, die es Bakterien ermöglichen unter sich fortlaufend ändernden Bedingungen zu leben bzw. zu überleben. Um die anpassungsbedingten Veränderungen bei einem langfristigen Wachstum in der Blase zu untersuchen, wurden aufeinanderfolgende Reisolate, denen eine langfristige in vivo-Kolonisierung im menschlichen Wirt beziehungsweise eine in vitro-Kultivierung vorausgegangen ist, im Hinblick auf Veränderungen Genexpression und Genomorganisation analysiert. In diesem Zusammenhang konnte gezeigt werden, dass E. coli in der Lage ist, seine metabolischen Netzwerke verschiedenen Wachstumsbedingungen anzupassen und individuelle bakterielle Kolonisierungsstrategien entwickeln kann. Transkriptom- und Proteom-Analysen zeigten verschiedene metabolische Strategien zur Nährstoffbeschaffung und Energieproduktion bei untersuchten in vivo-Reisolaten vom Stamm 83972, die es ihnen ermöglichen, den Wirt zu kolonisieren. Das Zurückgreifen auf D-Serin, Deoxy- und Ribonucleoside sowie die bidirektionale Umwandlung zwischen Pentose und Glucuronat waren hoch-regulierte Stoffwechselwege, die die in vivo-Reisolate mit zusätzlicher Energie für ein effizientes Wachstum in der Blase versorgen. Zudem wurden in dieser Studie die Netzwerke für eine Reaktion auf Abwehrmechanismen des Wirtes erforscht: Erstmals wurde hier die Rolle der Klasse-III-Alkoholdehydrogenase AdhC, bekannt durch ihre Bedeutung bei der Entgiftung von Stickstoffmonoxid, bei der Wirtsantwort während einer asymptomatischen Bakteriurie gezeigt. Aufeinanderfolgende in vivo- und in vitro-Reisolate vom Stamm 83972 wurden ebenfalls bezüglich ihrer Genomstruktur analysiert. Einige Veränderungen in der Genomstruktur der aufeinanderfolgenden Reisolate, die von einer humanen Kolonisierungsstudie stammen, implizieren die Bedeutung einer Interaktion der Bakterien mit dem Wirt bei der Mikroevolution der Bakterien. Dagegen war die Genomstruktur von Reisolaten eines langfristigen in vitro-Kultivierungsexperiments, bei dem sich der Stamm 83972 ohne Wirtskontakt vermehrt hat, nicht von Veränderungen betroffen. Das legt nahe, dass die Immunantwort eine Genomplastizität fördert und somit eine treibende Kraft für den ABU Lebensstil und die Evolution im Harnwegstrakt ist.
KW  - Escherichia coli
KW  - Evolution
KW  - Virulenz
KW  - Molekulargenetik
KW  - Asymptomatic Bacteriuria
KW  - Infection
KW  - UTI
KW  - UPEC
Y1  - 2008
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-32879
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Zingler, G.
A1  - Blum, G.
A1  - Falkenhagen, U.
A1  - Orskov, I.
A1  - Orskov, F.
A1  - Hacker, Jörg
A1  - Ott, M
T1  - Clonal differentiation of uropathogenic E. coli isolates of serotype O6:K5 by fimbrial antigen typing and DNA long-range mapping techniques
N2  - Escherichia coli isolates of serotype 06: K5 are the most common causative agents of cystitis and pyelonephritis in adults. To answer the question, as to whether strains of this particular serotype represent one special clonal group, out of a collection of 34 serotype 06: K5 isolates [Zingler et al. ( 1990) Zentralbl. Bakteriol Mikrobiol Hyg [A] 274:372-381] 15 strains were selected andanalyzed in detail. The flagellar (H) antigen and the outer membrane protein (OMP) pattern were determined. Furtherserum resistance properties and the genetic presence and expression of other virulence factors, including hemolysin, aerobactin, P fimbriae, S/F1C fimbriae and type 1 fimbriae was evaluated. In~laddition the Xbalmacrorestriction pattern of ten representative isolates was elaborated and the fimbrial (F) antigentype ofthe P fimbriae was determined, to obtain the complete 0: K: H: F pattern. These analyses could clearly show that the 06: K5 isolates do not represent one clonal group. The Xbal-macrorestriction profiles were heterogeneaus and marked differences in the hybridization patterns, using virulenceassociated gene probes in Southern hybridization of long-range-separated genomic DNA, were observed among the strains. However, some of strains showed similarities in the genomic profiles, arguing for clonal groupings among the 06: K5 isolates. lnterstingly the strains grouped tagether exhibited the same fimbrial F typethat many indicate a coincidence of this phenotypic trait with clonality.
KW  - Infektionsbiologie
Y1  - 1993
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-59865
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Zingler, G.
A1  - Ott, M.
A1  - Blum, G.
A1  - Falkenhagen, U.
A1  - Naumann, G.
A1  - Sokolowska-Köhler, W.
A1  - Hacker, Jörg
T1  - Clonal analysis of Escherichia coli serotype O6 strains from urinary tract infections
N2  - A total of 36 Escherichia coli urinary tract isolates (UTI) of serotype 06, with different combinations of capsule ( K) and flagellin ( H) antigens, were analysed according to the outer membrane pattern (OMP), serum resistance properties, mannose-resistant hemagglutination using various types of erythrocytes, and also for the genetic presence and the expression of Pfimbriae. S fimbriae/F1 C fimbriae, Type 1 fimbriae, aerobactin and hemolysin. Twenty selected strains were further analysed by pulsed field gel electrophoresis (PFGE), elaborating genomic profilas by Xba I cleavage and subsequent Southern hybridization to virulence-associated DNA probes. lt could be shown that 06 UTI isolates represent a highly heterogeneaus group of strains according to the occurrence and combination of these traits. Relatedness an the genetic and the phenotypic Ievei was found for some of the strains exhibiting the same 0: K: H: F serotype. DNA Iang-range mapping further indicated some interesting features, according to the copy number and the genomic linkage of virulence genes.
KW  - Infektionsbiologie
KW  - E. coli serotype 06
KW  - urinary tract infection
KW  - virulence factors
KW  - clonal analysis
KW  - molecular epidemiology
Y1  - 1992
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-59786
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Zukher, Inna
A1  - Novikova, Maria
A1  - Tikhonov, Anton
A1  - Nesterchuk, Mikhail V.
A1  - Osterman, Ilya A.
A1  - Djordjevic, Marko
A1  - Sergiev, Petr V.
A1  - Sharma, Cynthia M.
A1  - Severinov, Konstantin
T1  - Ribosome-controlled transcription termination is essential for the production of antibiotic microcin C
JF  - Nucleic Acids Research
N2  - Microcin C (McC) is a peptide-nucleotide antibiotic produced by Escherichia coli cells harboring a plasmid-borne operon mccABCDE. The heptapeptide MccA is converted into McC by adenylation catalyzed by the MccB enzyme. Since MccA is a substrate for MccB, a mechanism that regulates the MccA/MccB ratio likely exists. Here, we show that transcription from a promoter located upstream of mccA directs the synthesis of two transcripts: a short highly abundant transcript containing the mccA ORF and a longer minor transcript containing mccA and downstream ORFs. The short transcript is generated when RNA polymerase terminates transcription at an intrinsic terminator located in the intergenic region between the mccA and mccB genes. The function of this terminator is strongly attenuated by upstream mcc sequences. Attenuation is relieved and transcription termination is induced when ribosome binds to the mccA ORF. Ribosome binding also makes the mccA RNA exceptionally stable. Together, these two effects-ribosome induced transcription termination and stabilization of the message-account for very high abundance of the mccA transcript that is essential for McC production. The general scheme appears to be evolutionary conserved as ribosome-induced transcription termination also occurs in a homologous operon from Helicobacter pylori.
KW  - escherichia coli
KW  - messenger-RNA decay
KW  - translation
KW  - expression
KW  - synthetase
KW  - enterobacteria
KW  - inhibitors
KW  - maturation
KW  - target
KW  - stability
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-114839
SN  - 0305-1048
VL  - 42
IS  - 19
ER  -