Das ESX-1 Sekretionscluster von Streptococcus oralis Uo5

  • Sekretionssysteme ermöglichen Bakterien nicht nur die Kommunikation mit ihrer Umwelt, sie spielen auch eine große Rolle in der Virulenz. Mit Virulenz werden auch Typ VII-Sekretionssysteme in Verbindung gebracht, die ausschließlich in Gram-positiven Bakterien vorkommen. Substrate dieser Systeme sind u.a. kleine Proteine mit einem zentralen WXG-Motiv, die sogenannten WXG-100 Proteine, die im gleichen Locus kodiert werden. Das ESX-1 System, das u.a. in M. tuberculosis und S. aureus vorkommt, ist ein bisher vor allem in diesen Organismen untersuchtes Typ VII-Sekretionssystem. Im Gegensatz zu seinem pathogenen Verwandten S. pneumoniae besitzt S. oralis Uo5 Gene, die für ein ESX-1 Sekretionssystem kodieren. Bislang wurde ein solches System in Strepto-kokken nicht untersucht und es war unklar, ob dieses exprimiert wird und welche Funktion es in diesen Bakterien erfüllt. Im Fokus dieser Arbeit stand nun die Charakterisierung des ESX-1 Sekretionssystems von S. oralis Uo5 und dessen Verbreitung in anderen Streptokokken. Dabei belegten Transkrip-tionsstudien, dass ein interner Terminator zwischen dem ersten und zweiten Gen (esxA und esaA) die Transkription negativ beeinflusst. Trotz der niedrigen Transkriptmenge der downstream des Terminators gelegenen Gene konnte die Funktionalität des Systems durch den Nachweis der beiden WXG-100 Proteine EsxA und EsxB im Cytoplasma und im Kultur-medium bestätigt werden. Der Nachweis der WXG-100 Proteine erfolgte mit Antiseren, die im Rahmen dieser Arbeit gegen die rekombinant hergestellten und aus E. coli isolierten WXG-100 Proteine generiert worden waren. Durch eine Deletion des Gens, das in anderen Organismen für eine FtsK/SpoIIIE-ATPase kodiert, wurde gezeigt, dass auch dieses Protein in S. oralis Uo5 für die Sekretion der WXG-100 Proteine essentiell ist. Die Daten von CD-spektroskopischen Analysen lassen vermuten, dass EsxA und EsxB, wie in anderen Organismen bereits gezeigt, als lineare Proteine vorliegen, die hauptsächlich aus α-Helices bestehen. Diese Daten zeigen auch, dass EsxA im Gegensatz zu EsxB eine höhere Stabilität besitzt. Durch die Kombination von Gelfiltration und Crosslinking-Experimenten mittels Glutaraldehyd konnte die Bildung von EsxA-Homodimeren bestätigt werden. Mit Hilfe von Antikörpern konnte EsxA in einer Reihe von S. oralis Stämmen nachgewiesen werden; die Verbreitung des ESX-1 Systems konnte durch PCR-Analysen bestätigt werden. Eine vergleichende Analyse bekannter Genomdaten in silico bestätigt, dass dieses Cluster in verschiedenen Streptokokken-Spezies vorkommt. Eine phylogenetische Analyse der Gene esxA und essC im Vergleich mit dem in allen Bakterien konservierten Gen gyrA verdeutlicht, dass das ESX-1 System als Teil des akzessorischen Genoms angesehen werden kann, das sich über horizontalen Gentransfer verbreiten kann. In dieser Arbeit wird somit zum ersten Mal ein Typ VII-Sekretionssystem in Streptokokken untersucht. Die Charakterisierung auf molekularer Ebene legt einen Grundstein für die Erforschung der Rolle des ESX-1 Systems in vivo.

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Metadaten
Author:Tina Becker
URN (permanent link):urn:nbn:de:hbz:386-kluedo-28405
Advisor:Regine Hakenbeck
Document Type:Doctoral Thesis
Language of publication:German
Publication Date:2011/12/21
Year of Publication:2011
Publishing Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Granting Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Acceptance Date of the Thesis:2011/12/16
Number of page:164
Faculties / Organisational entities:Fachbereich Biologie
DDC-Cassification:579 Mikroorganismen, Pilze, Algen

$Rev: 12793 $