Die Rolle von mobilen genetischen Elementen auf die Evolution von Antibiotikaresistenzen bei <em>Staphylococcus aureus</em>

Abstract

<em>S. aureus</em> ist ein bedeutender Krankheitserreger und verantwortlich für eine Vielzahl von Infektionen beim Menschen. Seine fortwährende Resistenzzunahme gegenüber nahezu allen Antibiotika, die klinisch angewendet werden, macht ihn zu einem großen Problem für das Gesundheitswesen. Im Laufe der Zeit wurde das Bakterium resistent gegen die meisten Antibiotika wie Penicillin, Methicillin (MRSA), Vancomycin (VISA bzw. VRSA) und Linezolid (LRSA). Aus dieser Beschreibung geht hervor, dass <em>S. aureus</em> ein sehr anpassungsfähiges Bakterium ist, das sich sehr schnell an neue Umweltbedingungen adaptieren kann. In dieser Arbeit wurde untersucht, inwieweit die Insertionssequenz IS<em>256 </em>im Genom von klinischen <em>S. aureus</em>-Isolaten verbreitet ist und ob diese über die Flexibilisierung des Genoms zur Entstehung von Resistenzen beitragen kann. <br /> Da das Element lediglich über Transpositionen zu Adaptionen führen kann, wurde ein Testsystem entwickelt und etabliert, das die Transpositionsfrequenz eines mit einer Antibiotikaresistenzkassette versehenen IS<em>256</em>-Elements (IS<em>256</em>r) von einem Plasmid (pA3) in das Chromosom anzeigte. <br /> Mit diesem Testsystem konnte gezeigt werden, dass sich die Transpositionsfrequenz durch die Zugabe subinhibitorische Konzentrationen der klinisch relevanten Antibiotika Ciprofloxacin, Linezolid und Vancomycin deutlich veränderte. <br /> Die Transpositionsfrequenz zeigte sich in einem Stamm mit inaktiviertem Sigmafaktor Sigma B deutlich erhöht, was auf eine Beteiligung dieses Faktors schließen ließ. <br /> Durch Sequenzanalysen wurden zwei Gegenstrangpromotoren mit Bindestellen für die Transkriptionsfaktoren Sigma B und Sigma A innerhalb der Transposase detektiert. Durch gezielte Basenaustausche wurden die Bindemotive stark verändert, ohne die Aminosäuresequenz zu verändern. Anschließend wurden die Transpositionsfrequenzen der erzeugten Mutanten untersucht. Weiterhin konnte von beiden Promotoren die Ausbildung einer cis-codierten Antisense-RNA der Transposase festgestellt werden. <br /> Um abschließend beurteilen zu können, ob das Vorhandensein des IS<em>256</em> einen Vorteil in evolutiver Hinsicht für das Bakterium darstellt, wurde ein Passagierversuch mit zwei Bakterienstämmen, die ursprünglich kein IS<em>256</em> Element enthielten, unter Selektionsdruck durch Vancomycin durchgeführt.