Identifizierung des Regulons des Zwei-Komponenten Systems CiaRH von Streptococcus pneumoniae

  • Das Zwei-Komponenten System CiaRH beeinflusst die genetische Kompetenz, das Lyseverhalten, die Virulenz und die Resistenz gegen Cefotaxim von S. pneumoniae. Der entscheidende Einfluss von CiaRH für S. pneumoniae zeigt sich auch darin, dass in mehreren Transkriptomstudien eine große Zahl von Genen identifiziert wurde, die in Abhängigkeit des Zwei-Komponenten Systems transkribiert werden. In dieser Arbeit konnten nun die Gene, deren Transkription direkt durch Bindung des Response Regulators CiaR in ihrem Promotorbereich reguliert wird, eindeutig definiert werden. Durch die Kombination von transkriptionellen Reportergenfusionen in dem neu konstruierten Promoter Probe Plasmid pPP2, Bandshiftassays und Mutageneseexperimenten wurde als Bindestelle von CiaR ein Direct Repeat mit der Sequenz TTTAAG-N5-TTTAAG identifiziert. Für 16 Promotoren mit dieser Bindestelle wurden eine Bindung von CiaR und eine CiaRH abhängige Expression nachgewiesen. Von den 16 Promotoren sind 15 positiv und nur einer negativ reguliert. Insgesamt besteht das CiaRH Regulon aus 30 Genen, wobei 19 Gene in 6 Operons organisiert sind. Zum CiaRH Regulon gehören ciaRH selbst, eine Vielzahl von Genen, die am Zellwandmetabolismus beteiligt sind (lic1 Operon, dlt Operon), die Gene von fünf kleinen nicht-kodierenden RNAs (ccnA-E), die Stressprotease HtrA, das Chromosomensegregationsprotein ParB, die Peptidyl-Prolyl Isomerase PpmA, die Maltoseverwertungsgene malMP, das Phosphotransferasesystem ManLMN und mehrere Gene mit unbekannter Funktion. Die eindeutige Identifizierung der Gene des Regulons des Zwei-Komponenten Systems CiaRH ermöglicht eine detaillierte Analyse der Zusammenhänge mit den cia-vermittelten Phänotypen. In einem zweiten Teil dieser Arbeit wurde darauf eingegangen, welche Rolle die Histidinkinase CiaH spielt und woher das Phosphat für die Phosphorylierung des Response Regulators CiaR stammt. Es wurde durch Einbringen der Mutation D51A in CiaR gezeigt, dass das Aspartat an dieser Stelle des Proteins entscheidend für die Aktivität von CiaR als transkriptionellen Regulator ist. CiaH ist hingegen während des exponentiellen Wachstums in C-Medium für die Aktivität von CiaR verzichtbar. Die Promotoren des CiaRH Regulons zeigten in Abwesenheit der Kinase während dieser Wachstumsphase keine veränderte Aktivität. Die Phosphorylierung von CiaR muss daher auch über einen anderen Weg, beispielsweise über Acetylphosphat, erfolgen können. Deshalb wurde auch der Einfluss der Inaktivierung von spxB, dem Gen für eine Pyruvatoxidase, welche die Synthese eines Großteils des zellulären Acetylphosphats in S. pneumoniae katalysiert, untersucht. Eine entscheidende Rolle wurde für CiaH bei Eintritt in die stationäre Wachstumsphase beobachtet. Es konnte gezeigt werden, dass zu diesem Zeitpunkt nur bei vorhandenem CiaH ein Anstieg der Aktivität der Promotoren des CiaRH Regulons stattfindet. Dies deutet darauf hin, dass die Histidinkinase beim Übergang in die stationäre Phase ein Signal erhält, das die Aktivierung des CiaRH Regulons stimuliert. Möglicherweise können daraus Ansätze zur Identifizierung des bisher unbekannten Signals von CiaH entwickelt werden.

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Metadaten
Author:Alexander Halfmann
URN (permanent link):urn:nbn:de:hbz:386-kluedo-22001
Advisor:Regine Hakenbeck
Document Type:Doctoral Thesis
Language of publication:German
Year of Completion:2008
Year of Publication:2008
Publishing Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Granting Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Acceptance Date of the Thesis:2008/05/23
Tag:Streptococcus pneumoniae ; Zwei-Komponenten System
Faculties / Organisational entities:Fachbereich Biologie
DDC-Cassification:570 Biowissenschaften; Biologie

$Rev: 12793 $