Charakterisierung des Quorum Sensings in Yersinia enterocolitica unter Kultur- und Infektionsbedingungen

In dieser Arbeit wurde Quorum Sensing (QS) in dem mauspathogenen
Bakterium Yersinia enterocolitica WA-P Serogruppe 08 in vitro und
im Mausinfektionsmodell untersucht. QS beschreibt das Phänomen,
welches Einzelbakterien erlaubt, die Anzahl der Bakterien innerhalb
einer Population über die Konzentration von Signalmolekülen zu
messen. Der untersuchte Stamm synthetisiert lediglich das
N-(3-Oxohexanoyl)-Homoserinlakton (OHHL) als Signalmolekül, während
Yersinien anderer Serogruppen über ein weiteres Homoserinlakton
(HHL) verfügen. Es wurde gezeigt, dass die OHHL-Produktion von den
Wachstumsbedingungen abhängt aber auch stammspezifisch sein kann.
So synthetisierte der Stamm 8081 der gleichen Serogruppe 08 unter
vergleichbaren Wachstumsbedingungen nur 1/10 der Menge an OHHL wie
der Stamm WA-P. Der Überstand von mindestens 107 Yersinien musste
extrahiert werden, um OHHL detektieren zu können. Erstmalig wurde
aus Yersinia-infiziertem Mausgewebe (Leber, Milz und Peyer Plaques)
und aus dem Darm und Peritoneum HSL isoliert. Für die Detektion im
Mausgewebe mussten aus dem jeweiligen Organhomogenat mindestens 108
Yersinien isoliert werden. Auf welchem Wege (oral, i.v. oder i.p.)
die Mäuse mit den Yersinien infiziert wurden, hatte keinen Einfluss
auf die OHHL-Menge im Gewebe. Es gelang mit einer neuartigen
Rekombinationsmethode, dem „Red-vermittelten Genaustausch“, eine
yenR-Mutante wie auch eine yenR/yenI-Doppelmutante herzustellen.
Virulenztests mit den Mutanten zeigten eine Attenuierung der
yenR-Mutante, während die yenR/yenI-Doppelmutante ähnlich virulent
war wie der Wildtyp. Die Proteome der Yen-Mutanten wurden mittels
2D-SDS-PAGE mit denen des Mutterstammes verglichen. Dabei wurden
vier differentiell produzierte YenR/YenI-abhängige Proteine
identifiziert, die am Energiestoffwechsel beteiligt sind und in der
Doppelmutante vermehrt synthetisiert wurden. Da QS in der
Doppelmutante nicht stattfinden kann, könnte der Weg zum Übergang
in die stationäre Phase versperrt sein. In der Folge werden
weiterhin Stoffwechselgene exprimiert. Diese Ergebnisse müssen
allerdings noch durch Komplementierungsexperimente überprüft
werden. Es wurde ebenso die Degradation von OHHL durch die
Laktonase AiiA in Yersinien untersucht. Es wurde AiiA sowohl
rekombinant hergestellt, wie auch Fusionsproteine konstruiert.
Behandlung der Überstände von Yersinien mit AiiA führte
erwartungsgemäß zu einer Degradation von OHHL. Einen ähnlichen
Effekt konnte auch bei Yersinien beobachtet werden, die ein
YopE-AiiA Fusionsprotein produzierten. AiiA ist ein Beispiel für
ein neuartiges Antiinfektivum.