Die vollständige Entschlüsselung der Genomsequenz des Tetanus-Erregers <i>Clostridium tetani</i> und die Analyse seines genetischen Potentials

Das Gram-positive Bakterium Clostridium tetani ist ein Endosporen-bildender Organismus, der hautsächlich in anaeroben Bereichen des Bodens vorkommt. Bei Wundinfektionen mit C. tetani-Sporen kann es zur Bildung eines potenten Nervengiftes kommen, welches eine spastische Paralyse auslösen kann, besser bekannt als Wundstarrkrampf (Tetanus). Die Krankheit ist eine der weltweit am weitesten verbreiteten Krankheiten von Menschen und Wirbeltieren. Das Nervengift stellt die zweitgiftigste der Menschheit bekannten Substanzen dar. Das Tetanus-Toxin blockiert die Freisetzung von Neurotransmittern von den präsynaptischen Membranen der inhibitorisch wirkenden Interneurone, wodurch eine Muskelentspannung unterbunden wird. Glücklicherweise gibt es seit den 40iger Jahren des letzten Jahrhunderts einen wirksamen Impfstoff, das Tetanus-Toxoid. Trotzdem erkranken laut Weltgesundheitsorganisation jährlich etwa 400000 Menschen, hauptsächlich Neugeborene, an der Krankheit (neonataler Tetanus).Im Rahmen dieser Arbeit wurde das gesamte Genom eines Impfstoff-produzierenden Stammes von C. tetani (Stamm E88) mit einer 9.5fachen Abdeckung sequenziert. Das Genom besteht dabei aus einem 2799251 Basenpaare (Bp)-umfassenden zirkulären Chromosom und einem 74082 Bp-großen Plasmid, welches pE88 genannt wurde. Das Plasmid kodiert für 61 offene Leserahmen (ORFs); unter diesen lassen sich das Tetanus-Toxin, eine Kollagenase, einige regulatorische Proteine sowie eine Anzahl von ABC (ATP-bindende Kassette)-Transportsystemen finden. Das Chromosom beinhaltet mindestens 2373 OFRs; zusätzliche möglichen Virulenzfaktoren wurden identifiziert, wie z. B. eine Reihe von Zelloberflächen- und Adhäsionsproteine. Ein Vergleich des C. tetani-Genoms mit dem Genom von C. acetobutylicum, einem nicht-pathogenen Lösungsmittelproduzenten, und mit dem Genom von C. perfringens, dem Erreger des Wundbrands, wurde durchgeführt. Der Vergleich zeigte 1506 Gene auf, die in allen drei clostridiellen Genomen vorhanden sind. Die 516 ORFs, welche nur in C. tetani erscheinen, und die 199 ORFs, die nur in pathogenen Clostridien (C. tetani und C. perfringens) vorhanden sind, wurden im Detail analysiert. Ein charakteristisches Merkmal von C. tetani besteht in seiner Präferenz für Proteine/Oligopeptide und Aminosäuren als Fermentationssubstrate; Abbauwege für viele Aminosäuren konnten gefunden werden. Der Katabolismus von Aminosäuren scheint mit einer bemerkenswerten Fähigkeit von C. tetani verknüpft zu sein: der Organismus kann eine umfassende Natriumionen-Bioenergetik betreiben; es sind sowohl primärer Natriumionen-Pumpen als auch Natriumionen-abhängige Substrat-Symporter vorhanden. Die vollständige Genomsequenz von C. tetani leistet einen wichtigen Beitrag zum Verständnis des Lifestyle-Wechsels von einem harmlosen Bodenbakterium zu einem zumindest potentiell verheerenden Nervensystem-schädigenden Organismus, sobald es in den Säugetierwirt eindringt und infiziert. Die vorliegende Arbeit wird auch dazu beitragen, die Mechanismen bezüglich der Steuerung der Tetanus-Toxin-Bildung aufzudecken.

Author dc:creator

• Brüggemann, Holger

Contributors dc:contributor

• Gottschalk, Gerhard Prof. Dr.
• Bowien, Botho Prof. Dr.

• 570 Biowissenschaften, Biologie
• Biologie
• <i>Clostridium tetani</i>
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• 42.3
• WUK 000: Genetik der Mikroorganismen, Molekularbiologie der Mikrorganismen {Mikrobiologie}

Licence

• https://webdoc.sub.gwdg.de/diss/copyrdiss.htm

Language dc:language

ger

Identifier

https://dx.doi.org/10.53846/goediss-555
urn:nbn:de:gbv:7-webdoc-400-7
webdoc-400
480599289

OAI identifier oai:identifier

oai:ediss.uni-goettingen.de:11858/00-1735-0000-0006-AE61-8