Untersuchungen zur Regulation der Expression des Bartonella-Adhäsin A (BadA) Gens von Bartonella henselae

Abstract

Untersuchungen zur Regulation der Expression des Bartonella-Adhäsin A (BadA) Gens von Bartonella henselae

Bartonella spp. sind gramnegative, fakultativ intrazelluläre, aerob wachsende Stäbchenbakterien und gehören zur Klasse der alpha-2-Proteobakterien. Neun Arten dieser Gattung wurden als humanpathogen beschrieben, darunter B. henselae, B. quintana und B. baciliformis, die beim Menschen angioproliferative Krankheitsbilder auslösen, eine einzigartige Eigenschaft gegenüber anderen bakteriellen Infektionserregern. Verantwortlich für die vaskuloproliferativen Prozesse einer B. henselae Infektion ist das hochmolekulare (~328kDa) Trimere Autotransporter Adhäsin (TAA) BadA. TAAs bilden charakteristische trimere Oberflächenstrukturen mit einer Kopf-Stiel-Anker-Architektur („head-stalk-anchor“). Mehrfaches Passagieren von B. henselae führt zum Verlust der BadA-Expression, ein Phänomen, das als Phasenvariation beschrieben wurde allerdings ohne die grundlegenden Mechanismen zu kennen. In dieser Arbeit sollten mögliche Einflussfaktoren auf die BadA-Expression in B.henselae untersucht werden, diese wurden anhand des Übertragungsweges von B. henselae gewählt. Der natürliche Wirt dieser Bakterien ist die Katze, die Übertragung auf den Menschen erfolgt entweder direkt durch einen Katzenkratzer oder indirekt über den Vektor Katzenfloh. Physiologische Bedingen, die sich in Arthropoden und dem Menschen unterscheiden, sind u.a. die Temperatur, die Eisenkonzentration und der Sauerstoffgehalt. Sie wurden mittels in-vitro-Experimenten nachgestellt. Nach Inkubation der Bakterien unter der jeweiligen Bedingung, wurde die RNA isoliert, mittels „single-step“ Methode in cDNA umgeschrieben und mittels RT-PCR analysiert. Um zelluläre Wechselwirkungen zu untersuchen wurden als menschliche Zellen Endothelzellen verwendet, die gleichzeitig die Zielzellen einer Infektion des Menschen sind. Stellvertretend für Zellen des Katzenflohs kamen Schneiderzellen zum Einsatz. Einzig der Einfluss von Sauerstoff scheint bei der Regulation der Genexpression von badA eine Rolle zu spielen, für die anderen Umweltbedingungen konnten keinerlei Hinweise gefunden werden. Aussagen zur Regulation von zellulärer Seite durch Endothel- oder Schneiderzellen scheiterten an der technischen Umsetzung. Als Nebenresultat konnte das Insektenzellmedium der Schneiderzellen als Flüssigmedium für B. henselae entdeckt werden.

Analysis of gene expression regulations of Bartonella henselae’s Bartonella-Adhesin A (BadA)

Bartonella spp. are gram-negative, facultative intracellular, aerobic growing bacteria belonging to alpha-2-Proteobacteria. Nine species were described as pathogene, among others B. henselae, B. quintana and B. baciliformis inducing angioproliferativic diseases. This ability of Bartonella species is unique compared with other pathogens. Responsible for vasculoproliferations of B. henselae infections is the high-molecular (~328kDa) trimeric autotransporter adhesin (TAA) BadA. TAAs have a characteristic head-stalk-anchor architecture. The phenomenon that BadA-expression is known to get lost after multiple passaging of the B. henselae bacterium was described as „phase variation“ but without knowing the underlying mechanism of gene regulation. In this study, we analyzed possible influencing factors of BadA-expression based on the transmission of B. henselae. Reservoir hosts of this bacterium are cats, the transmission to humans occurs via cat scratches or cat fleas. Varying physiological conditions of humans and arthropods are temperature, ferric and oxygen concentration. This conditions were replicated in-vitro. B. henselae bacteria were grown in particular conditions, RNA was isolated and into cDNA transferred and finally analyzed via rt-PCR. For testing cellular interactions we used human endothelial cells and Schneider cells. It seems that only oxygen concentration plays a roll for badA’s gene expression. For other conditions there is no indication at all. A result of the studies with Schneider cells was the discovery of a liquid medium for B. henselae bacteria.