• search hit 3 of 11
Back to Result List

Analyse des Hitzeschocks bei Neisseria meningitidis mit DNA-Microarrays

Analysis of the heat shock response of Neisseria meningitidis with DNA microarrays

Please always quote using this URN: urn:nbn:de:bvb:20-opus-8952
  • Das Gram negative Bakterium Neisseria meningitidis ist weltweit ein bedeutender Erreger der bakteriellen Meningitis. Obwohl das ausschließlich humanpathogene Bakterium in bis zu 25% der Europäischen Bevölkerung die oberen Atemwege als harmloser Kommensale besiedelt, kommt es unter bestimmten, noch nicht ganz verstandenen Bedingungen zu einer klinisch manifesten Infektion. In dieser Arbeit wurde die neue Technologie der DNA Mikroarray Technologie für die Untersuchung des Transkriptoms bei Neisseria meningitidis etabliert. Untersucht wurde dieDas Gram negative Bakterium Neisseria meningitidis ist weltweit ein bedeutender Erreger der bakteriellen Meningitis. Obwohl das ausschließlich humanpathogene Bakterium in bis zu 25% der Europäischen Bevölkerung die oberen Atemwege als harmloser Kommensale besiedelt, kommt es unter bestimmten, noch nicht ganz verstandenen Bedingungen zu einer klinisch manifesten Infektion. In dieser Arbeit wurde die neue Technologie der DNA Mikroarray Technologie für die Untersuchung des Transkriptoms bei Neisseria meningitidis etabliert. Untersucht wurde die Reaktion von N. meningitidis auf einen Hitzeschock, eine plötzliche Steigerung der Temperatur. Während einer Infektion wird das Bakterium durch induziertes Fieber sehr ähnlichen Bedingungen ausgesetzt. Im Ergebnis erlaubten die RNA Expressionsanalysen nicht nur eine sichere Unterscheidung deregulierter Gene von Genen mit konstanter Expression, sondern es konnte auch das Ausmaß der Deregulation exakt bestimmt werden. Die Daten der DNA Mikroarray Experimente wurden mit der etablierten Technik der RT-PCR exakt bestätigt. Bei den Hitzeschock-Versuchen mit Neisseria meningitidis konnten zahlreiche ORFs als Hitzeschock-Gene identifiziert werden. Die Funktion dieser Gene, darunter groEL/groES und dnaJ/dnaK, war bereits bei anderen Organismen beschrieben worden, was die Qualität und Reproduzierbarkeit der Ergebnisse unterstreicht. Es konnte gezeigt werden, dass die Intensität des Hitzeschocks und damit die Deregulation der Hitzeschock-Gene mit steigender Temperatur zunimmt. Eine Erklärung für dieses interessante Ergebnis wäre, dass mit Steigerung der Temperatur der Schaden im Bakterium zunimmt und dadurch auch mehr Hitzeschock Proteine zur Reparatur benötigt werden. Daneben wurde erstmals die transkriptionelle Beeinflussung von Genen aus dem Bereich der Transformation durch einen Hitzeschock gefunden. Diese Daten konnten durch einen phänotypischen Nachweis der Verminderung der Transformationsaktivität von Meningokokken nach einem Hitzeschock bestätigt werden. Diese neue Technik wird eine der Schlüsseltechnologien für die Forschung in der postgenomischen Ära sein. Viele Fragen in dem noch lückenhaften Wissen über die Pathologie von Neisseria meningitidis sollen sich in Zukunft mit Hilfe der DNA Mikroarrays beantworten lassen.show moreshow less
  • The Gram negative bacteria Neisseria meningitidis is a major pathogen of meningitis throughout the world. Although N. meningitidis can be found in the upper airway of up to 30% of European population, it is unclear what exactly causes a clinical infection. Here we established the new technique of DNS microarrays to examine the transcriptional response of N. meningitidis to a rapid increase of temperature, a heat shock. During an infection, the bacteria could encounter similar stress situations when causing high fever. Using rising temperaturesThe Gram negative bacteria Neisseria meningitidis is a major pathogen of meningitis throughout the world. Although N. meningitidis can be found in the upper airway of up to 30% of European population, it is unclear what exactly causes a clinical infection. Here we established the new technique of DNS microarrays to examine the transcriptional response of N. meningitidis to a rapid increase of temperature, a heat shock. During an infection, the bacteria could encounter similar stress situations when causing high fever. Using rising temperatures from 37oC up to 45oC an increasing number of the 59 selected N. meningitidis ORFs showed dereglulation. Deregulated and not deregulated ORFs were successfully confirmed using semi quantitative RT-PCR. Among these upregulated ORFs there were already known heat shock genes like groEL / groES and dnaJ / dnaK and the alternative sigma factors rpoD and rpoH. These ORFs showed an increasing upregualtion with rising temperatures. An explanation for this interesting result could be that higher temperatures cause more damage to the bacteria and therefore more heat shock proteins are needed for repair. The heat shock response of E. coli has been analysed using whole genome DNS microarrays and these data were in very good concordance with our results. This proofs the excellent quality of the data produced with N. meningitidis DNS microarrays. Besides we found a number of ORFs to be downregulated confronted with high temperatures during heat shock: Mainly ORFs of aerobic and anaerobic metabolism but also ORFs pilM – pilQ. A deregulation after heat shock of these 5 ORFs has not been reported before. These pil ORFs are essential for assembly of type IV pili. Type IV pili are responsible for binding of free DNS, the first step in the process of transformation. A downregulation of these ORFs should be followed be lowered synthesis of type IV pili and therefore decreased transformation activity. As expected, after exposure to a heat shock the transformation activity of Neisseria meningitidis was lowered up to 10% of normal activity. Summarizing, we successfully established the promising technique of DNS microarrays for Neisseria meningitidis, a technique that hopefully will proof as a beneficial tool for examining bacterial pathogenesis and finding new ways of treatment or prevention.show moreshow less

Download full text files

Export metadata

Additional Services

Share in Twitter Search Google Scholar Statistics
Metadaten
Author: Matthias Guckenberger
URN:urn:nbn:de:bvb:20-opus-8952
Document Type:Doctoral Thesis
Granting Institution:Universität Würzburg, Medizinische Fakultät
Faculties:Medizinische Fakultät / Institut für Hygiene und Mikrobiologie
Date of final exam:2004/05/14
Language:German
Year of Completion:2003
Dewey Decimal Classification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 61 Medizin und Gesundheit / 610 Medizin und Gesundheit
Tag:Genom; Hitzeschock; Microarray; Neisseria; meningitidis
Microarray; Neisseria; heat; meningitidis; shock
Release Date:2004/06/15
Advisor:Dr. rer. nat. Guido Dietrich