Transkriptom- und Proteomanalytische Charakterisierung der Small-Colony-Variante von <i>Staphylococcus aureus</i>

Abstract

<i>Staphylococcus aureus</i> ist einer der klinisch bedeutsamsten Humanpathogene, der eine große Anzahl verschiedener Krankheiten verursacht. Diese reichen von lokalen Hautentzündungen, Lebensmittelvergiftungen über Osteomyelitiden, Arthritiden und Endokarditiden bis hin zum akut lebensbedrohlichen Toxischer-Schock-Syndrom. <br /> Neben einer großen Anzahl verschiedener Virulenzfaktoren trägt auch der langsam wachsende Small-Colony-Variant-Phänotyp (SCV-Phänotyp) von <i>S. aureus</i> zur Pathogenität bei. Dieser Phänotyp zeigt ein deutlich verlangsamtes Wachstum sowie eine signifikant erhöhte Resistenz gegenüber Antibiotika. Biochemische Charakterisierungen zeigen, dass dieser Phänotyp Auxotrophie für einige Substanzen aufweist, die für die Synthese von Cofaktoren der Atmungskette notwendig sind. Hiervon sind zu nennen Thiamin, Menadion, Hämin und Thymidin. Als Resultat dieser Auxotrophie lässt sich ATP-Mangel sowie ein reduziertes Membranpotential feststellen. <br /> Häufig lassen sich auch Reversionen zum normal wachsenden Phänotyp von <i>S. aureus</i> beobachten.<br /> Die Ursachen der Bildung wie auch der Reversion der SCV liegen im Dunkel. Ebenso fehlt bislang eine Theorie, nach der alle verschiedenen Eigenschaften der SCV erklärt werden könnten.<br /> Im Rahmen dieser Arbeit sollte die Genexpression des SCV-Phänotyps mit der eines normal wachsenden <i>S. aureus</i> verglichen werden. Hierzu wurde ein DNA-Chip konstruiert, mit dessen Hilfe die Expression einer definierten Anzahl Gene analysiert werden konnte, die im Zusammenhang mit Pathogenität bzw. Ausbildung des SCV-Phänotyps diskutiert werden. Zusätzlich wurde mittels zweidimensionaler Gelelektrophorese die Proteinexpression der SCV untersucht.<br /> Es konnte gezeigt werden, dass bei der SCV das Expressionsniveau des Globalregulators <i>agr</i> sowie der davon abhängigen Virulenzfaktoren signifikant erhöht ist. Hinsichtlich der Gene, die an der Synthese der Cofaktoren der Atmungskette beteiligt sind, konnte trotz ausgeprägter Auxotrophie kein Unterschied in der Expression festgestellt werden.<br /> Bei der Untersuchung der Proteinexpression konnte gezeigt werden, dass einige wenige metabolische Gene in der SCV differentiell exprimiert werden. Es handelt sich hierbei um Gene, die entweder mit dem anaeroben Stoffwechsel zusammenhängen, oder um solche, deren Expression ATP-abhängig ist.