Investigation of the Competitive Fitness of Pseudomonas aeruginosa in Interbacterial Competition

Bei Pseudomonas aeruginosa (PA) und Arten des Burkholderia cepacia-Komplexes (Bcc) handelt es sich um nahe verwandte Bakterien, welche häufig in diversen natürlichen Habitaten vorkommen, aber ebenso gefürchtete opportunistische Krankheitserreger bei Personen mit strukturellen Lungenerkrankungen wie Cystischer Fibrose (CF) darstellen. Beide Pathogene zeichnen sich durch einen hohen Grad an genetischer Flexibilität und damit verbundener intrinsischer Antibiotikaresistenz sowie leichter Ausbreitung in Gesundheitseinrichtungen aus. Beide Bakterien setzen ihr nadelartiges Typ-VI-Sekretionssystem (T6SS) ein, um toxische Effektoren in konkurrierende Bakterien zu injizieren. Obwohl dieses Sekretionssystem aufgrund seiner Wichtigkeit für Virulenz und Kompetition seit seiner Entdeckung in Jahr 2006 Gegenstand umfassender Forschung war, ist das koplexe Netzwerk seiner Regulation noch nicht vollständig verstanden. Unter den kürzlich beschriebenen Effektoren des T6SS von PA findet sich die Amidase AmpDh3. Da unsere Arbeitsgruppe sich mit der Rolle von AmpDh3 im Zellwand-Recycling von PA und der Induktion der β-Lactamase AmpC beschäftigte, untersuchten wir zudem zunächst die Sekretion von AmpDh3 durch das T6SS von PA näher. Dabei fanden wir heraus, dass AmpDh3, welches zunächst als periplasmatische Zellwandamidase beschrieben worden war, wahrscheinlich im Zytoplasma lokalisiert ist und nicht durch das T6SS sekretiert wird. In PA sind drei distinkte T6SS-Cluster mit verschiedenen Funktionen bekannt. Obwohl viele Signalwege parallel das T6SS von PA regulieren, scheint der gac/rsm-Signalweg eine zentrale Rolle in der Regulation des antibakteriellen H1-T6SS einzunehmen. Da viele Studien zur Aktivität und Toxizität des T6SS durch genetische Mutationen in Genen wie retS und rsmA die Aktivität des T6SS artifiziell erhöhen, etablierten wir einen interbakteriellen Kompetitionsassay, um das T6SS in Kompetition mit Bcc-Spezies zu untersuchen, ohne das T6SS selbst zu überaktivieren. Außerhalb des Risikos des Entstehens möglicher Artefakte aufgrund der Überaktivierung des T6SS kann eine Manipulation des gac/rsm-Systems eine Vielzahl von Zellantworten beeinflussen, welche die kompetitive Fitness von P. aeruginosa in Anwesenheit eines Kompetitorbakteriums beeinträchtigen können. Mittels fluoreszenter PA-Mutanten und nicht-manipulierter Kompetitor-Bakterien konnten wir die Bedeutung einzelner Effektoren sowie die von Effektor-Kombinationen auf die kompetitive Fitness von PA in Gegenwart von Bcc-Spezies untersuchen. Wir fanden heraus, dass das H1-T6SS, aber nicht das H2-T6SS PA dabei hilft, sich gegen Bcc-Stämme durchzusetzen, und dass daran mehrere Effektoren in Zusammenarbeit beteiligt sind. Um weitere Gene zu identifizieren, welche zur kompetitiven Fitness von PA in Gegenwart von Bcc-Spezies beitragen, wandten wir ein transposon-basiertes Kompetitions-Screening an. Wir konnten dadurch die Histidinkinase AmgS als zuvor unbekannten Mitspieler in der Kompetition von PA identifizieren. Wir gehen davon aus, dass AmgS analog zu den zuvor beschriebenen Histidinkinasen RetS und LadS einen weiteren Regulator von GacS darstellen könnte, welcher es PA erlaubt, weitere externe Stimuli in seine Verteidigungsstrategien zu integrieren.

Author

• Egle, Valentin

Identifier

hdl:10900/167898

OAI record oai:identifier

https://publikationen.uni-tuebingen.de/oai/request?verb=GetRecord&metadataPrefix=mets&identifier=oai%3Apublikationen.uni-tuebingen.de%3A10900%2F167898