Aufklärung der Rolle der icaR und rob Regulation bei mukoiden Staphylococcus aureus Isolaten, die keine 5 bp-Deletion in der intergenetischen Region des ica Operons aufweisen

• Antragstellerin: Dr. Bianca Schwartbeck
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Mikrobiologie und Mykologie, Hygiene, Molekulare Infektionsbiologie ; Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 521973082

Kürzlich beschrieben wir, dass während der Persistenz von Staphylococcus aureus in den Atemwegen von Personen mit Cystischer Fibrose (pwCF), mukoide aus normalen Isolaten hervorgingen und dass diese eine 5bp-Deletion (TATTT; 5bp-del) in der intergenetischen Region (IGR) des interzellulären Adhäsions-Operons (icaADBC) aufwiesen. Dieses Operon bildet das interzelluläre Adhäsions-Polysaccharid (PIA), wenn es nicht durch icaR reprimiert wird, indem IcaR an eine 42nt-Region vor dem Start Codon von icaA bindet. Die Start Codons von icaR und icaA werden durch eine 164nt-lange IGR getrennt. Während Jefferson et al. zeigten, dass IcaR nicht an die TATTT-Sequenz in der IGR bindet, berichteten Yu et al., dass der neu entdeckte „Repressor von Biofilm“ (ROB) an eine 25nt-lange Sequenz bindet, die das TATTT enthält, und somit die Expression von icaADBC auch reprimieren kann. In unserer DFG geförderten Pilotstudie konnten wir für die mukoiden Isolate von 6 der 7 Individuen die 5bp-del in der IGR des ica Operons nachweisen. Erst kürzlich haben wir eine multizentrische Studie beendet, in der wir Isolate von pwCF aus 13 Zentren (12 in Deutschland, 1 in Österreich) untersuchten. In Proben von 41 der 435 pwCF (9.43%) konnten wir mukoide Isolate identifizieren. Bei 3 Individuen mit mukoiden Isolaten konnten wir keine 5bp-del finden, ebenso nicht bei den mukoiden Isolaten von 2 pwCF der Münsteraner Kohorte mit Langzeitpersistenz (4 und 18 Jahre). Das gesamte ica Operon dieser Isolate wurde mittels Sanger Sequenzierung untersucht. Erste Ergebnisse zeigen, dass die mukoiden Isolate ohne 5bp-del verschiedene Mutationen in icaR aufweisen, die zu einer Verschiebung des Leserasters und einem verfrühten Stop-Codon mit einem verkürzten Protein führen. Weiterhin haben wir mukoide Isolate mit Mutationen in rob nachgewiesen. Das Verständnis, wie der ica-Locus und die PIA-Synthese auf molekularer Ebene durch ROB und IcaR reguliert werden, ist nur unvollständig aufgeklärt. Mit unserem Antrag planen wir: 1. die physikalische Interaktion zwischen IcaR und ROB sowie der IGR zu untersuchen. Basierend auf den Ergebnissen der Mutationen, die wir bei unseren klinischen Isolaten in icaR und rob gefunden haben, stellen wir die Hypothese auf, dass (i) beide Regulatoren miteinander interagieren, (ii) dass beide Proteine für die Repression notwendig sind, und (iii) dass die angenommenen Bindungssequenzen der beiden Repressoren länger sind als die vorgeschlagenen. 2. unterschiedliche Umweltbedingungen zu testen, um Auslöser für die Entstehung mukoider Isolate zu identifizieren. 3. die Wirts-Pathogen Interaktion von mukoiden Isolaten in Kontakt mit Wirtszellen zu untersuchen, um die Virulenz dieser im Vergleich zu normalen Isolaten aufzuzeigen. 4. eine systematische phäno- und genotypische Analyse auf Kongo Rot Agar bereitzustellen, um die Identifizierung mukoider S. aureus Isolate für die klinische Diagnostik, aber auch für die Forschung zu erleichtern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen