Dokument:
Der Einfluss des Proteins HalS von Pseudomonas aeruginosa
auf die interzelluläre Kommunikation
| Titel: | Der Einfluss des Proteins HalS von Pseudomonas aeruginosa auf die interzelluläre Kommunikation | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=3325 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20060207-001325-4 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Heckmann, Silke [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Jaeger, Karl-Erich [Gutachter] Prof. Dr. Ernst, Joachim F. [Gutachter] | |||||||
| Stichwörter: | Quorum sensing, Zell-Zell-Kommunikation, AHL-Lactonase, AHL-Degradation, Quorum quenching, HalS, Pseudomonas, aeruginosa | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie | |||||||
| Beschreibung: | Die interzelluläre Kommunikation, das so genannte Quorum-sensing (QS), ermöglicht Bakterienzellen, ihre Populationsdichte wahrzunehmen und durch eine koordinierte Genexpression das Verhalten der gesamten Population zu synchronisieren. Bei Gram-negativen Bakterien erfolgt die Zell-Zell-Kommunikation über die Produktion, Akkumulation und Wahrnehmung von N-Acyl-L-Homoserinlactonen (AHLs). Das opportunistisch pathogene Bakterium P. aeruginosa reguliert verschiedenste physiologische Prozesse sowie die Expression einer Vielzahl von Virulenzfaktoren über ein komplexes QS-Netzwerk, welches aus zwei hierarchisch angeordneten QS-Systemen mit jeweils spezifischen AHL-Signalmolekülen besteht. Die Störung der Zell-Zell-Kommunikation ist daher von großem medizinischen Interesse. Eine Möglichkeit ist die enzymatische Degradation der AHL-Signalmoleküle durch AHL-Lactonasen, die zu Beginn dieser Arbeit nur bei dem Gram-positiven Bakterium Bacillus spec. bekannt waren. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde über Homologievergleiche die putative AHL-Lactonase HalS bei P. aeruginosa identifiziert und ein deutlicher Einfluss dieses Proteins auf QS-regulierte Phänotypen nachgewiesen. Zur funktionellen Untersuchung des HalS-Proteins wurden halS-defiziente und halS-überexprimierende P. aeruginosa-Stämme konstruiert. Die halS-Deletion führte zu einer erhöhten Produktion des zytotoxischen Pigments Pyocyanin und einer leicht erhöhten Phytopathogenität. Durch die halS-Überexpression wurde die Schwärmbewegung der Bakterien nahezu vollständig inhibiert und der extrazelluläre Gehalt des Biodetergenzes Rhamnolipid reduziert. Zudem führte die halS-Überexpression zu einer verminderten proteolytischen Aktivität im Kulturüberstand, welche auf eine reduzierte Menge aktiver Elastase LasB zurückgeführt werden konnte. Des Weiteren wurde der Einfluss des HalS-Proteins auf die Biofilmbildung untersucht, welche bei der Ausbildung von Infektionen eine bedeutende Rolle spielt. Dazu wurden Biofilme unter statischen sowie dynamischen Bedingungen kultiviert und mittels konfokaler Laser-Scanning-Mikroskopie analysiert. Die Untersuchungen ergaben eine Beeinträchtigung der Biofilmbildung sowohl bei Inaktivierung als auch bei Überexpression des halS-Gens. In beiden Fällen wurden flache, undifferenzierte Biofilme gebildet. Die beobachteten phänotypischen Auswirkungen deuteten darauf hin, dass die Inaktivierung des halS-Gens zu einer leicht verminderten AHL-Degradation führt, so dass QS-abhängige Prozesse verstärkt werden. Noch deutlichere Effekte wurden durch die halS-Überexpression ausgelöst. Die in diesem Fall erzielte Reduktion verschiedener QS-regulierter Prozesse wurde auf eine erhöhte AHL-Degradation zurückgeführt. In vitro-Analysen zur AHL-Degradation ergaben eine Abschwächung der AHL-Aktivität durch überproduziertes HalS-Protein. Zudem konnte die QS-abhängige Pathogenität von Erwinia carotovora gegenüber Kartoffeln durch die HalS-Überproduktion vermindert werden. Die Ergebnisse belegen, dass das HalS-Protein eine regulatorische Funktion im QS-Netzwerk ausübt. Das Zell-Zell-Kommunikationssystem von P. aeruginosa hat globale Auswirkungen und die Regulation erfolgt auf verschiedenen Ebenen. Als ein AHL-degradierendes Enzym in einem AHL-produzierenden Organismus unterliegt auch HalS einer komplexen Regulation. Es wurde nachgewiesen, dass das halS-Gen in einem Operon organisiert ist und von zwei verschiedenen Promotoren kontrolliert wird. Zudem sind für die HalS-Aktivität offensichtlich akzessorische Faktoren notwendig. Wahrscheinlich ist das HalS-Protein ein Mitglied eines komplexen AHL-Degradations-Systems. Durch eine AHL-Degradation in der Zelle kann sowohl die Feinabstimmung der beiden QS-Systeme als auch eine Verzögerung bzw. ein Abstoppen der QS-Aktivierung erfolgen. Aufgrund der Komplexität der QS-Regulation können über diese Funktion weitreichende Auswirkungen erzielt werden, welche den Bakterienzellen eine Adaptierung an sich ändernde Umweltbedingungen ermöglichen. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie | |||||||
| Dokument erstellt am: | 07.02.2006 | |||||||
| Dateien geändert am: | 12.02.2007 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 19.12.2005 | |||||||
| Datum der Promotion: | 19.12.2005 |
