Burkholderia cenocepacia ist ein ubiquitäres Bakterium, das in der Rhizosphäre bestimmter Pflanzen wachstumsfördernd, bei Zwiebeln jedoch durch die Auslösung von Weichfäule pathogen wirkt. Bei Mukoviszidose-Kranken kann B. cenocepacia schwere, z. T. tödliche Lungenentzündungen („Cepacia-Syndrom“) hervorrufen, deren Behandlung durch die leichte Übertragbarkeit der Stämme sowie multiple Antibiotika-Resistenzen erschwert wird. Die Ursachen der Gefährlichkeit von B. cenocepacia sowie Art und Bedeutung von Virulenzfaktoren sind nur teilweise bekannt. In dieser Arbeit wurde der Nematode Caenorhabditis elegans als Modell zur Untersuchung der Pathogenität des klinischen Isolats B. cenocepacia H111 verwendet. Es wurde gezeigt, dass H111 abhängig vom Wachstumsmedium Pathogenitätsfaktoren exprimiert, die entweder zu einem langsamen („slow killing“) oder einem schnellen Sterben („fast killing“) von C. elegans führen. B. cenocepacia produziert spezielle Signalmoleküle (N-Acyl-homoserinlactone; AHL), die der Zellkommunikation (Quorum sensing; QS) dienen und u. a. auch die Expression der als Virulenzfaktoren geltenden extrazellulären Proteasen und Lipasen regulieren. Es wurde nachgewiesen, dass die Pathogenität von B. cenocepacia durch dieses QS-System reguliert wird. Die reduzierte Pathogenität von QS-Mutanten beruht jedoch nicht auf der mangelnden Expression extrazellulärer Proteasen und Lipasen. Als ein wichtiger Virulenzfaktor konnte das QS-regulierte Gen aidA identifiziert werden, dessen Deletion eine verminderte Pathogenität im Wurmmodell zur Folge hatte. Durch den Einsatz spezifischer QS-Hemmstoffe konnte die Pathogenität von B. cenocepacia H111 und dem bei Patienten mit Mukoviszidose vorherrschenden Stamm, Pseudomonas aeruginosa, erheblich vermindert werden. Um Virulenzfaktoren zu identifizieren, die nicht durch das QS-System reguliert sind, wurde die Pathogenität von ca. 1.000 B. cenocepacia Tn5-Insertionsmutanten im C. elegans Modell untersucht. Attenuierte Mutanten wurden genetisch charakterisiert und auf die Produktion allgemeiner Virulenzfaktoren wie Protease, EPS und Siderophore hin getestet. Dabei wurde die Bedeutung der QS-Gene cepR und rsuA für die Pathogenität von B. cenocepacia bestätigt. Weiterhin wurden Mutanten isoliert, deren AHL-Produktion der des Wildtyps entsprach, deren Pathogenität zum Teil jedoch erheblich vermindert und in einem Fall (B7) sogar vollständig aufgehoben war. Nur eines der mutierten Gene (aroK) steht in unmittelbarem Zuasammenhang mit der Produktion von Virulenzfaktoren, andere Gene sind höchstwahrscheinlich für das Überleben im Wirt essentiell. Insgesamt wiesen fünf Mutanten Aminosäure- oder Purin-Auxotrophien auf, in einer Mutante war ein lysR-ähnliches regulatorisches Gen (cysB2) ausgefallen, in einer anderen das Gen für die Lon-Protease. Die Sequenz der Mutante B7 wies keine Homologien zu bekannten Genen auf. Der stark reduzierte GC-Gehalt des sequenzierten Fragments im Vergleich zum gesamten B. cenocepacia Genom lässt das Vorhandensein einer Pathogenitätsinsel im untersuchten Stamm vermuten. Insgesamt wurde gezeigt, dass einzelne Virulenzfaktoren von B. cenocepacia in C. elegans keine (Protease- und Lipase-Aktivität sowie EPS-Produktion) oder nur eine geringe Rolle (Siderophore) spielen und dass die Pathogenität dieses Bakteriums durch ein komplexes Zusammenwirken verschiedener Faktoren und Mechanismen reguliert ist, die erst zum Teil aufgeklärt sind.     «

Burkholderia cenocepacia ist ein ubiquitäres Bakterium, das in der Rhizosphäre bestimmter Pflanzen wachstumsfördernd, bei Zwiebeln jedoch durch die Auslösung von Weichfäule pathogen wirkt. Bei Mukoviszidose-Kranken kann B. cenocepacia schwere, z. T. tödliche Lungenentzündungen („Cepacia-Syndrom“) hervorrufen, deren Behandlung durch die leichte Übertragbarkeit der Stämme sowie multiple Antibiotika-Resistenzen erschwert wird. Die Ursachen der Gefährlichkeit von B. cenocepacia sowie Art und Bedeutu...     »

Burkholderia cenocepacia is an ubiquitous bacterium which can, when located in the rhizosphere of certain plants, promote plant growth, in onions it acts as a pathogen by causing soft-rot. In people suffering from cystic fibrosis (CF) infection with B. cenocepacia can lead to a fulminant, sometimes deadly pneumonia („Cepacia-syndrome“) the treatment of which is aggravated by easy spread and multiple antibiotic resistence of the strains. The reasons for the danger of B. cenocepacia to CF-patients, the kind and significance of virulence factors is only partly known. In this thesis, the nematode Caenorhabditis elegans has been used to model the pathogenicity of the clinical isolate B. cenocepacia H111. It was shown that dependent on the growth medium H111 expresses different pathogenicity factors which lead to a slow or fast killing of C. elegans. B. cenocepacia produces special signal molecules (N-acyl-homoserine lactones; AHL), which serve the inter-cellular communication (quorum sensing; QS) and regulate among other things the expression of extracellular proteases and lipases which are commonly known to act as virulence factors. It was proven that the pathogenicity of B. cenocepacia is regulated by this QS-system. The attenuated pathogenicity of QS-mutants is however not based on the lack of expression of extracellular proteases and lipases. The QS-regulated gene aidA could be identified as an important virulence factor, whose deletion caused attenuation of pathogenicity in the worm model. The use of specific QS inhibitors led to a strong attenuation of the pathogenicity of B. cenocepacia H111 and the most common pathogen in CF-patients, Pseudomonas aeruginosa. In order to identify virulence factors which are not regulated by the QS-system the pathogenicity of about 1,000 B. cenocepacia Tn5-insertion mutants was tested in the C. elegans model. Attenuated mutants were genetically characterized and tested for the production of common virulence factors like protease, EPS and siderophores. The screening confirmed the importance of the QS-genes cepR and rsuA for the pathogenicity of B. cenocepacia. Furthermore mutants had been isolated which produced wildtype amounts of AHL, the pathogenicity of some of these mutants was however greatly reduced, one mutant (B7) was not pathogenic at all. Only one of the mutated genes (aroK) directly influences the production of virulence factors, other genes are highly likely essential for survival in the host. In summary five mutants were auxotroph for the production of amino acids or purines, one mutant had a defect in a lysR type regulatory gene (cysB2), another in the gene which codes for the Lon-protease. The sequence of mutant B7 had no homologies to known genes. The GC-content of the sequenced fragment was much lower compared to the value given for the whole B. cenocepacia genome which leads to the assumption that a pathogenicity island exists in H111. Summing up it was shown that some isolated virulence factors of B. cenocepacia do not play a role at all (protease and lipase activity as well as EPS production) or just a minor role (siderophores) in the C. elegans model and that pathogenicity of this bacterium is regulated by a complex concert of different factors and mechanisms which are only partly elucidated.     «

Burkholderia cenocepacia is an ubiquitous bacterium which can, when located in the rhizosphere of certain plants, promote plant growth, in onions it acts as a pathogen by causing soft-rot. In people suffering from cystic fibrosis (CF) infection with B. cenocepacia can lead to a fulminant, sometimes deadly pneumonia („Cepacia-syndrome“) the treatment of which is aggravated by easy spread and multiple antibiotic resistence of the strains. The reasons for the danger of B. cenocepacia to CF-patients...     »