Molecular virulence characterization of Vibrio parahaemolyticus

Abstract

The main objective of this thesis was to characterize a diverse set of clinical and shellfish Vibrio parahaemolyticus isolates with the intention of identifying potential factors contributing to the virulence mechanism of this organism, especially by identification of factors that allow differentiation of clinical and shellfish and/or cytotoxic and non-cytotoxic isolates. The reason for this research is that reports have questioned the reliability of existing pathogenicity markers, thermostable direct hemolysin (tdh), tdh-related hemolysin (trh) and the type-III-secretion system (T3SS) genes, to fully explain V. parahaemolyticus virulence. V. parahaemolyticus is a very diverse organism, complicating investigations into its pathogenicity mechanism. This research contributed a large amount of subtyping and phylogenetic data to the vibrio community. Comparing V. parahaemolyticus isolates from all coastlines of the United States, as well as from patients, by phenotype and genotype has, up to day, not been reported. The genes of the functional groups related to the cytotoxic phenotype lend insight into additional virulence factors. Further identified SNPs in cytotoxic strains add to understanding the pathogenic potential of V. parahaemolyticus. WGS and the establishment of a cytotoxicity assay contribute to the existing catalogue of subtyping and phylogenetic methods for V. parahaemolyticus.

Ziel dieser Arbeit war die Charakterisierung einer Sammlung von verschiedenen Vibrio parahaemolyticus Isolaten, welche sowohl von Patienten als auch von Schalentieren, insbesondere Austern, stammten. Diese Arbeit sollte neue Erkenntnisse zum Virulenzmechanismus von V. parahaemolyticus liefern. Am Virulenzmechanismus beteiligte Virulenzfaktoren sollten eine Differenzierung von Patienten- und Schalentierisolaten und von zytotoxischen und nicht-zytotoxischen Isolaten ermöglichen. Grundlage dieser Forschungsarbeit waren Veröffentlichungen, die den Einfluss der existierenden Pathogenitätsmarker tdh, trh und des T3SS als einzige einflussnehmende Faktoren im V. parahaemolyticus Virulenzmechanismus in Frage stellten. Ein Vergleich von Geno- und Phänotyp einer so großen Menge an Isolaten von klinischen Proben und Umweltproben aller Küstenregionen der Vereinigten Staaten, wurde bis heute noch nicht erstellt. Die Gene der funktionellen Gruppen des zytotoxischen Phänotyps könnten als zusätzliche Virulenzmarker fungieren. Des Weiteren könnten die identifizierten SNPs in zytotoxischen Stämmen zur Aufklärung des pathogenen Potenzials von V. parahaemolyticus beitragen. Whole Genome Sequenzierung und die Entwicklung des Zytotoxizitätsassays erweitern zudem den existierenden Katalog an Typisierungs- und Phänotypisierungsmethoden für V. parahaemolyticus.