Zur Vielfalt allgemein transduzierender Bakteriophagen in bakteriellen Gemeinschaften sowie innerhalb der Spezies Salmonella enterica serov. typhimurium

Published: April 5, 2002, 11 a.m.

b'Die Rolle der Transduktion beim horizontalen Gentransfer ist bislang wenig untersucht.\\nDie Bedeutung, die diesem Mechanismus beim Austausch von genetischem Material in\\nder Natur zukommt, kann nur gekl\\xe4rt werden, wenn m\\xf6glichst umfassende Informationen\\n\\xfcber das Vorkommen von transduzierenden Bakteriophagen verf\\xfcgbar sind. Zur\\nErforschung des Ausma\\xdfes des phagenvermittelten Gentransfers war es notwendig,\\nMethoden zu entwickeln, die nicht auf die Verf\\xfcgbarkeit kultivierbarer Indikatorbakterien\\nzum Nachweis von Phagen sowie Spender- und Empf\\xe4ngerst\\xe4mme zum Nachweis\\nder Transduktion angewiesen sind.\\nIm Rahmen dieser Arbeit wurde eine Methode zur indikatorunabh\\xe4ngigen Identifizierung\\ntransduzierender Bakteriophagen entwickelt. In Phagenpartikel verpackte DNA\\nwurde als Template f\\xfcr die PCR-Amplifikation von bakterieller 16S rDNA eingesetzt.\\nDabei wurden PCR-Primer verwendet, die eine Amplifikation der 16S rRNA-Gene der\\nmeisten Eubakteria erm\\xf6glichen. Die Sequenzierung der klonierten Amplifikationsprodukte\\nerm\\xf6glichte die retrospektive Identifizierung der Wirtsbakterien. Zur Etablierung\\ndieser Methode wurde der generell transduzierende Salmonella-Phage P22 eingesetzt.\\nErste Anwendungen auf verschiedene Umweltproben zeigten, da\\xdf dieser Ansatz den\\nNachweis generell transduzierender Bakteriophagen ohne Isolierung und Kultivierung\\nder Wirtszellen erm\\xf6glicht. Daher ist es auch m\\xf6glich, Phagen, die am Gentransfer\\nbeteiligt sind, ohne Selektion durch die derzeit kultivierbaren Wirte zu detektieren.\\nSchon in den ersten Testanwendungen konnten Phagen von 26 verschiedenen Gramnegativen\\nBakterienspezies nachgewiesen werden, bei denen bisher keine transduzierenden\\nViren bekannt waren. Die Untersuchung einer Moorquellwasserprobe brachte Informationen\\n\\xfcber Phagen mit bisher unbekannten Wirtszellen.\\nDie hier vorgestellte Methode kann als Prototyp des indikatorunabh\\xe4ngigen Nachweises\\ngenerell transduzierender Phagen f\\xfcr prinzipiell alle Bakterienarten gelten. Unter Einsatz\\nverschiedener 16S rDNA-Primerpaare ist der Suche nach transduzierenden Partikeln\\nin der Umwelt nahezu keine Grenze gesetzt. Dieser Ansatz erlaubt sowohl die\\n\\xdcberpr\\xfcfung einer Probe auf das Vorkommen transduzierender Phagen mit unterschiedlichen\\nWirtsspezifit\\xe4ten als auch die gezielte Suche nach am DNA-Transfer beteiligten\\nPhagen spezieller Vertreter der Prokaryonten.\\nEin weiteres Ziel der Arbeit war die Charakterisierung der bisher unbekannten\\nSalmonella-Phagen 7D, PS79 und A12. Es konnte gezeigt werden, da\\xdf diese nicht mit\\nP22 sowie anderen prominenten Bakterienviren verwandt sind und daher drei neue Phagenfamilien\\nrepr\\xe4sentieren. Mikrobiologische Untersuchungen erbrachten, da\\xdf es sich\\ndabei um zwei temperente und einen virulenten generell transduzierenden Phagen\\nhandelt. Bez\\xfcglich ihrer morphologischen und Nukleins\\xe4ure-Merkmale z\\xe4hlen sie zur\\nFamilie der Caudovirales. Die Phagen wurden in Hinsicht auf ihr Wirtsspektrum sowie auf phagenvermittelte Schutzmechanismen lysogener Zellen untersucht. Im Rahmen der\\nmolekulargenetischen Analyse konnte die Gr\\xf6\\xdfe der Phagengenome ermittelt werden\\nund f\\xfcr 7D und PS79 konnten Restriktionskarten f\\xfcr acht bzw. sieben Enzyme erstellt\\nwerden. Der Phage A12 entzog sich, wahrscheinlich aufgrund ausgepr\\xe4gter DNASekund\\xe4rstrukturen,\\neiner ausf\\xfchrlichen Restriktionskartierung, so da\\xdf diese auf ein Enzym\\nbeschr\\xe4nkt werden mu\\xdfte. Untersuchungen PS79-lysogener Zellen weisen darauf\\nhin, da\\xdf der Prophage als extrachromosomale Replikationseinheit vorliegt. F\\xfcr den Phagen\\n7D wurde die Integration durch ortsspezifische Rekombination sowie der Integrationsort\\nauf dem Chromosom von Salmonella nachgewiesen. Die Charakterisierung der\\nPhagen 7D, PS79 und A12 erbrachte neue Informationen \\xfcber die Vielfalt generell\\ntransduzierender Bakteriophagen bei Salmonella.\\nInsgesamt zeigen die erzielten Ergebnisse deutlich, da\\xdf der horizontale Transfer genetischen\\nMaterials durch Transduktion, insbesondere im Hinblick auf die Sicherheitsforschung\\nim Zusammenhang mit der Freisetzung gentechnisch ver\\xe4nderter Organismen,\\nnicht l\\xe4nger als vernachl\\xe4ssigbarer Faktor eingestuft werden kann.'