Charakterisierung von in vivo induzierbaren Transportsystemen und molekulare Analyse des Motilitätsregulators VC2058 in Vibrio cholerae

Das Gram negative Bakterium, Vibrio cholerae ist der Verursacher der gefürchteten Durchfallerkrankung Cholera. Während der Übergänge, von aquatischer Umwelt in den Wirt und umgekehrt, ist V. cholerae dramatischen Veränderungen der Temperatur, Nährstoffangebot, pH-Wert und weiterer Faktoren ausgesetzt. Durch Veränderung der Genexpression ist es V. cholerae möglich sich an die starken Veränderungen der Umgebung anzupassen. Diese Arbeit trägt dazu bei diese komplexen, regulatorischen Mechanismen besser zu verstehen. Im ersten Teil dieser Arbeit wird die Etablierung und Durchführung einer neuartigen Technik zur Identifikation in vivo reprimierter (ivr) Gene beschrieben. Es werden die ersten, mit dieser Methode identifizierten Gene, aufgelistet. Darüber hinaus, wird experimentell bestätigt, dass die Repression einiger ivr Gene wichtig für eine ordnungsgemäße Kolonisierung und Infektion von V. cholerae ist. Die in dieser Arbeit vorliegenden Resultate zeigen, dass die präsentierte Technik ausgezeichnet geeignet ist, um ivr Gene zu identifizieren. Der zweite Teil beschäftigt sich mit der Charakterisierung des Genclusters VCA0682-7, welches von Schild et al. (2007, Cell Host Microbe) als spät in vivo induziert beschrieben wurde. Die in dieser Arbeit präsentierten Resultate zeigen, dass es sich bei dem Gencluster VCA0685-7 um einen ABC-Transporter handelt, welcher Hexose-6-Phosphate importiert. Weiters wurde nachgewiesen, dass die Expression des Transporters durch Hexose-6-Phosphat induziert und über den Transkriptionsfaktor VCA0682, ein UhpA-Homolog, reguliert wird. Außerdem konnten erste Hinweise erbracht werden, dass VCA0685-7 für die Verwendung von Hexose-6-Phosphaten als Kohlenstoff- und Phosphatquelle von besonderer Bedeutung ist. Dies könnte die physiologische Rolle für die Expression des Hexose-6-Phosphat Aufnahmesystems und den damit verbundenen Fitnessvorteil nach der Infektion und dem Übergang in die aquatische Umwelt erklären.Cholera, a severe and infectious diarrheal disease, is caused by the Gram negative and facultative anaerobe bacterium Vibrio cholerae. It transits between the gastrointestinal tract of the host and the aquatic reservoirs and adapts to this different situations by timely coordinated expression of genes along its life cycle. This study elucidates further insights into these complex regulatory mechanisms. In a first part the establishment and implementation of a novel technique, allowing identification of in vivo repressed (ivr) genes of V. cholerae is described. Using this method, we were able to identify 101 ivr genes. Moreover, we show that repression of several ivr genes is important for proper colonization and infection. The herein presented results clearly highlight that the presented method is a powerful tool to identify ivr genes. In a second part, we comprehensively investigated the function of the gene cluster VCA0682-7. Schild et al. (2007, Cell Host Microbe) recently identified a subclass of genes, which are induced at late stages of infection. Initial characterization demonstrated that some of these genes facilitate transition of V. cholerae from host to environmental conditions. Among these genes are uptake systems, lacking detailed characterization or correct annotation. The results presented herein, demonstrate that the operon encompassing the ORFs VCA0685-7 encode an ABC transport system for hexose-6-phosphates with KM-values ranging from 0.275 M to 1.273 M for glucose-6P or fructose-6P, respectively. Expression of the operon is induced upon presence of hexose-6P controlled by the transcriptional activator VCA0682, representing an UhpA homolog. Finally, we provide evidence that the operon is essential for utilization of hexose-6P as C-and P-source. Thereby, a physiological role can be assigned to hexose-6P uptake, which correlates with increased fitness of V. cholerae after transition from the host into phosphate limiting environments.Moisi ManuelZsfassung in dt. SpracheGraz, Univ., Masterarb., 2009(VLID)24582