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doi:10.22028/D291-23086
Titel: | A multi-omics view on the pathogen Yersinia pseudotuberculosis - bridging metabolism and virulence |
Alternativtitel: | Eine systembiologische Sicht auf das pathogene Bakterium Yersinia pseudotuberculosis - Zusammenhang zwischen Metabolismus und Virulenz |
VerfasserIn: | Bücker, René |
Sprache: | Englisch |
Erscheinungsjahr: | 2014 |
Kontrollierte Schlagwörter: | Yersinia Systembiologie Metabolismus Virulenz Transkriptom |
Freie Schlagwörter: | 13C metabolische Flussanalyse Pyruvat Yersinia pseudotuberculosis Zitronensäurezyklus Virulenzregulation 13C metabolic flux analysis pyruvate tricarboxylic acid cycle virulence control |
DDC-Sachgruppe: | 570 Biowissenschaften, Biologie |
Dokumenttyp: | Dissertation |
Abstract: | Yersinia pseudotuberculosis is a human pathogen that causes acute intestinal and
systemic diseases. This study investigated the link between pathogenic traits and the
metabolic core machinery of Y. pseudotuberculosis using a systems biology
approach: the integration of gene expression profiles with metabolic pathway fluxes
in the wild type and virulence regulator mutants. The absence of specific virulence
regulators particularly perturbed fluxes and gene expression of pyruvate metabolism
and tricarboxylic acid cycle, suggesting an involvement of this metabolic node in the
virulence management system. Mutants, genetically perturbed in regulators of this
metabolic branch point and one of its central enzymes, showed a significant
reduction of virulence in an oral mouse infection model. This revealed the pyruvate-
TCA cycle node as a focal point for controlling host colonization. Flux rerouting was
also identified as response to applied antibiotic therapies. The examination of
Yersinia’s fine-tuned adaptation was expanded to temperature, an important infection
parameter, using a continuous culture with advanced temperature control to mimic
the infection process. The virulence regulator RovA, known to respond to
temperature and to control metabolic, stress, and virulence genes, was quantified by
Western blot analysis and fluorescence-activated cell sorting. RovA showed a
bistable behavior that generally maximizes survival by heterogeneity. Das humanpathogene Bakterium Yersinia pseudotuberculosis verursacht ernsthafte intestinale und systemische Erkrankungen. In dieser Arbeit wurde die Verknüpfung von Pathogenität und Metabolismus in Yersinia pseudotuberculosis unter Verwendung von Transkriptom- und metabolischen 13C-Stoffflussanalysen untersucht. Virulenz-Regulator-Mutanten wiesen im Vergleich zum Wildtyp starke Veränderungen im Pyruvatmetabolismus und im Zitratzyklus auf. Die gezielte genetische Deregulation dieses Stoffwechselknotenpunktes führte zu Mutanten mit stark reduzierter Virulenz im Mausmodell. Der Pyruvat-Zitronensäure-Knoten konnte demnach als ein zentraler Punkt der Virulenzregulation identifiziert werden. Der Einfluss verschiedener Antibiotika auf die Stoffflussverteilung wies darüber hinaus auf einen komplexen Zusammenhang von Metabolismus und inhärenter Resistenz hin. Die feinregulierte Anpassung des Organismus während der Infektion wurde weiterführend anhand des temperaturabhängigen Transkriptionsregulators RovA untersucht, der Gene des Metabolismus, der Stressantwort und des Virulenzprogramms der Zelle kontrolliert. Der Infektionsprozess wurde dazu in einer kontinuierlichen Kultur mit präziser Temperaturführung simuliert. Western Blot Analysen und fluoreszenzgestützte Durchflusszytometrie zeigten bistabiles Verhalten des Proteins RovA. Die daraus hervorgehende Heterogenität der Population kann die Überlebenswahrscheinlichkeit der Gesamtpopulation erhöhen. |
Link zu diesem Datensatz: | urn:nbn:de:bsz:291-scidok-62396 hdl:20.500.11880/23142 http://dx.doi.org/10.22028/D291-23086 |
ISBN: | 978-3-7369-9039-5 |
Erstgutachter: | Christoph Wittmann |
Tag der mündlichen Prüfung: | 7-Nov-2014 |
Datum des Eintrags: | 9-Sep-2015 |
Fakultät: | NT - Naturwissenschaftlich- Technische Fakultät |
Fachrichtung: | NT - Biowissenschaften |
Sammlung: | SciDok - Der Wissenschaftsserver der Universität des Saarlandes |
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