Haemophilus influenzae: Pathogenität und wirtsabhängiger, bakterieller Metabolismus
Final Report Abstract
Die in diesem Antrag bearbeiteten Themen führten nur teilweise zum Erfolg, vor allem war es nicht möglich für NAD Metabolismus und Hoemeostasis weitere Genfunktionen zu identifizieren. Dabei galt es als unwahrscheinlich, dass tatsächlich eine NAD-Glycohydrolase Aktivität in H. influenzae vorliegt. Allerdings wäre schon zu erwarten gewesen, dass Hi432, als NAD Pyrophosphatase zu charakterisieren gewesen wäre. Versuche dieses Gen zu deletieren scheiterten, was eventuell auf eine essentielle Funktion hindeutet. Weiteres wollten wir den Laktat-Stoffwechsel charakterisieren und haben dazu die essentielle Aufnahmekomponente lctP identifiziert und charakterisiert und dabei auch gefunden, dass im Gegensatz zu E. coli, es keine Evidenz gibt, wonach dieses Gen und auch nicht die anderen Laktat-Stoffwechselgene wie lctD u.a. durch einen eigenen Laktatabhängigen Repressor reguliert sind. Durch Transkriptomanalysen und Transportaktivitäten habe wir etabliert, dass das ArcAB System repimierend einen regulativen Einfluss auf lctP und andere lct Gene ausübt. Weiterhin haben wir gefunden, dass der Laktat-Stoffwechsel in der Kolonisierungsnische in BALB/c Mäusen wohl eine wichtige Rolle spielt. Dieser Projektteil lieferte brauchbare Ergebnisse. Allerdings konnten wir für den Laktat-Metabolismus keine Assoziation zum „phenotypic shift“, also zu Bedingungen einer erhöhten Serumresistenz finden, letzteres ist bekannt bei Meningokokken. Zur Charakterisierung zum ArcAB System wurden wir leider von einer US-Arbeitsgruppe um B. Akerley überholt, die 2007 und 2011 zwei Publikationen erscheinen lassen. Dabei haben sich unsere Daten zu Transkriptomanalysen im Stamm Rd mit den publizierten Daten im Vergleich Wt zu arcA Mutante überschnitten. In Anlehnung an die Fragstellung dieses Antrags „Metabolismus in Haemophilus influenzae: Assoziation von bakterieller Pathogenität und Wirtsabhängigkeit“ haben wir dann verstärkt nach Mechanismen zur Sauerstoffsensitivität und Assoziationen zur in vivo Kolonisierungsaktivität und Abwehr gesucht. Bei diesen Analysen haben wir einen screen etabliert, wonach Transposonmutanten zuerst nach Sauerstoffsensitivität (vermindertes oder kein Wachstum in Anwesenheit von Paraquat) getestet worden ist. Daraus wurden 25 Kandidaten isoliert und der Transposoninsertionsort identifiziert. Im Weiteren wurden diese Stämme im Ratteninfektionsmodell getestet. Es wurde gefunden, dass besonders eine Tn-Insertion, in einem für ein minor tRNA Spezies kodierendes Gen (tRNA-Ser1) im Tiermodell nicht lebensfähig war, und zusätzlich im Neutrophilenassay signifikant attenuiert erschien. Diese Mutante verhielt sich unter Laborbedingungen wie der Wildtyp Stamm. Wie in anderen Arbeiten berichtet, können minor tRNA knockout Mutanten immer wieder mit verminderter Virulenz in Zusammenhang gebracht werden, so zum Bspl. gezeigt für Shigella und Salmonella. Es ist davon auszugehen, dass der außerordentliche Effekt der erniedrigten Virulenz dieser tRNA-Ser1 Mutante auf einen pleiotrophen Effekt zurückführt, wonach die Translation mehrerer Genprodukte betroffen ist. Um diesem Umstand näher zu kommen müssten Proteomanalysen gemacht werden. Aber auch basierend auf solchen Daten wäre es immer noch möglich, dass im Extremfall immer noch tatsächlich ein bestimmtes Genprodukt durch verhinderte oder verlangsamte Translation für den Virulenzdefekt verantwortlich zeichnet. Dies ist ein schwieriger experimenteller Ansatz und bedarf zukünftige Charakterisierungen.
Publications
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2010. Transposon insertion in a serin-specific minor tRNA coding sequence affects intraperitoneal survival of Haemophilus influenzae in the infant rat model. Int. J. Med. Microbiol. 300:218-228
Gerlach et al.
