Genetische Charakterisierung der Bedeutung des PadR-like regulator SE1923 und des ABC-Transporter PmtH für die Staphylococcus epidermidis Biofilmbildung

Abstract

Nosokomiale Infektionen stellen eine große Herausforderung für das moderne Gesundheitssystem dar. Als ein entscheidender Risikofaktor erweist sich hierbei die Implantation medizinischen Fremdmaterials. Im Rahmen Fremdmaterial-assoziierter Infektionen lässt sich meist die Spezies Staphylococcus epidermidis in gewonnenen Untersuchungsmaterialien nachweisen. Der Erreger ist in der Lage, sich in einem Biofilm zu organisieren, welcher eine Eradikation durch den Wirt verhindert und eine medizinische Therapie nachhaltig erschwert. Aufgrund seines geringen Virulenzpotentials wurde der Erreger lange Zeit als harmloses, kommensales Hautbakterium eingestuft und eine Infektion als zufälliges, eher nachteiliges Ereignis für die Spezies erachtet. Ein besonderes Augenmerk kommt aktuell dem beachtlichen Anpassungsvermögen von S. epidermidis an sich ändernde Umweltbedingungen zu, welches dem Erreger ermöglicht, unter vielfältigen Bedingungen zu bestehen. Die bisher gesammelten Erkenntnisse wurden nahezu vollständig unter künstlichen Bedingungen generiert und es ist ungewiss, inwieweit diese auf lebensnähere Bedingungen übertragbar sind. Vorarbeiten, die zu dieser Arbeit führten, konnten zeigen, dass die Transkription von S. epidermidis 1585 in Anwesenheit von Serum maßgeblich beeinflusst wird. Hier zeigten sich die Gene SE1622 und SE1624, die für Teile eines unbeschriebenen, putativen ABC-Transporters kodieren und das unbeschriebene Gen SE1923, dessen Produkt am ehesten einen Regulator der PadR-Familie darstellt (PadR-like regulator), verstärkt transkribiert. Die Ergebnisse dieser Arbeit deuten darauf hin, dass es sich bei dem in dieser Arbeit untersuchten ABC-Transporter PmtH um ein Homolog des bereits in S. aureus beschriebenen ABC-Transporter Pmt handeln könnte, welcher für einen Export von PSM verantwortlich ist. Ein Knockout führte zu einer Reduktion der Biofilmbildung von S. epidermidis 1457 in TSB sowie von 1585 in Serum und führte in beiden Stämmen zu einer Inhibition der PSM-vermittelten Hämolyse. SE1923 (PadR-like regulator) bildet mit den beiden eng benachbarten Genen SE1921 und SE1920, welche wiederum beide Zellwand-assoziiert zu sein scheinen, eine transkriptionelle Einheit. Für einen isolierten Knockout von SE1923 sowie von SE1923-SE1920 zeigten sich unter den getesteten Umständen (TSB und 70%-Ziegenserum) keine wegweisenden Unterschiede bezüglich des Wachstums und der Biofilmbildung. Eine, im Rahmen der Resistenztestung aller Mutanten aufgefallene, erhöhte MHK für Daptomycin ist am ehesten nicht kausal auf den Knockout zurückführbar. Sie könnte Ausprägung einer veränderten Ladung der Zelloberfläche aufgrund des Klonierungsprozesses sein.