Charakterisierung einer bakteriellen Gemeinschaft aus dem Süßwasser mit dem Schwerpunkt auf dem horizontalen Gentransfer durch Konjugation und Transduktion

Beilstein F (2005)
Bielefeld (Germany): Bielefeld University.

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Bielefeld Dissertation | German
Author
Supervisor
Eichenlaub, Rudolf (Prof. Dr.)
Abstract
Innerhalb dieser Arbeit wurde aus den drei Bielefelder Teichen im Oetkerpark, am Schlosshof und am Meierteich eine bakterielle Gemeinschaft isoliert und charakterisiert. Von 848 verschiedenen Isolaten konnten 367 Bakterienstämme durch Vergleiche ihrer Gesamtproteinmuster und anschließender Sequenzanalyse ihrer 16S-rDNA 14 verschiedenen Bakteriengattungen zugeordnet werden. Die abundantesten Gattungen sind hierbei Pseudomonas und Aeromonas. Kleinere Gruppen konnten den Gattungen Flexibacter, Flavobacterium, Bacillus, Arthrobacter, Escherichia, Hydrogenophaga, Brevundimonas, Shigella, Chromobacterium, Streptomyces, Pantoea und Rahnella zugeordnet werden. Unter 600 auf ihren Plasmidgehalt untersuchten Bakterienstämmen wurden 75 plasmidhaltige detektiert, was einem Plasmidgehalt von 12.5 Prozent entspricht. Besonders auffällig erwies sich hierbei die mit 12 Isolaten zahlenmäßig sehr kleine E. coli-Gruppe. Alle Isolate dieser Art sind ausnahmslos plasmidhaltig und beinhalten bis zu 11 verschiedene Plasmide. Ein Großteil dieser Plasmide ist kleiner als 4 kb und aufgrund fehlender Funktion als cryptisch zu bezeichnen. Die durchgeführten Antibiotika- und Schwermetallresistenztests ergaben keine Hinweise auf plasmidkodierte Resistenzen. Die isolierten Plasmide entsprechen größtenteils nicht den bisher bekannten Inkompatibilitätsgruppen, welche unter Verwendung klinischer Plasmide erstellt wurden. Lediglich zwei Plasmide aus den E. coli-Isolaten konnten den Inkompatibilitätsgruppen IncY und IncI zugeordnet werden. Mit Mobilisierungsexperimenten wurde einerseits der Transfer des Plasmides pSunny durch endogene Plasmide der Isolate aus dem Süßwasser oder andererseits der Transfer des Plasmides selbst analysiert. Von insgesamt 25 untersuchten Isolaten (der Bakteriengattungen Aeromonas, Pseudomonas, Rahnella, Escherichia sowie nicht näher bestimmten Gattungen) oder Plasmiden waren 15 in der Lage, pSunny zu mobilisieren oder selbst mobilisiert zu werden. Insgesamt betrachtet sind 60 Prozent aller untersuchten Plasmide mobilisierbar oder können pSunny mobilisieren und sind daraus folgend potentiell konjugativ. Sieben Plasmide konnten mit Hilfe eines in vitro Transposonmutagenesesystems mit einem Kanamycinresistenzgen markiert werden. Vier dieser Plasmide kamen allerdings aufgrund ihrer zu geringen Größe für eine selbstständige Konjugation nicht in Frage. Für die übrigen drei transposonmarkierten Plasmide aus den Gruppen Aeromonas (pO50), Rahnella (pO60) und E. coli (pM101.7) konnte ein konjugativer Transfer gezeigt werden. Bei dem Plasmid pM101.7 handelt es sich um ein broad host range Plasmid, für das ein Transfer innerhalb verschiedener Proteobakteriengruppen gezeigt werden konnte. Die Genorganisation der Tral- und Trall-Region von pM101.7 zeigt Homologien zu der des Plasmides pBi1063 aus Stenotrophomonas maltophilia. Die Sequenzierung des kleinsten cryptischen Plasmides des E. coli-Isolates pM101 ergab, dass dieses 1832 kb große Plasmid nur für sein eigenes Rep-Protein kodiert. Aus Wasserproben der beschriebenen Teiche sowie anliegender Gewässer konnten 39 Bakteriophagen für Wirte der Gattungen Aeromonas, Brevundimonas, Escherichia, Pseudomonas, Arthrobacter sowie nicht näher spezifizierten Gattungen isoliert werden. Durch UV-Induktion wurden aus zwei Aeromonas Isolaten sowie aus zwei E. coli Isolaten je ein Prophage induziert. Mittels Elektronenmikroskopie konnten 19 Bakteriophagen der Ordnung der Caudalovirales zugeordnet werden. Hiervon entfallen auf die Familie der Siphoviridae 42 Prozent, auf die Familie der Podoviridae 32 Prozent und 26 Prozent aller Phagen konnten der Familie der Myoviridae zugeordnet werden. Alle Phagen enthalten lineare DNA. Die DNA-Größe von 31 Bakteriophagen wurde durch Pulsfeldgelelektrophorese bestimmt und liegt zwischen 27 kb (Aeromonas [Phi]18P) und 180 kb (Aeromonas [Phi]O238), wobei die meisten DNAs in ihrer Größe ungefähr der von [lambda] entsprechen. Bei fünf der untersuchten Bakteriophagen-DNAs konnten kohäsive Enden detektiert werden. Durch [lambda]-Exonuklease Verdau konnten bei weiteren 16 Phagen-DNAs terminal redundante Endstrukturen nachgewiesen werden. Die DNAs von vier dieser Phagen, der Gattungen Aeromonas ([Phi]S32D), Escherichia ([Phi]M101.11 und [Phi]O221.15) sowie Arthrobacter ([Phi]O262), sind zusätzlich zyklisch permutiert. Die sieben Bakteriophagen der Brevundimonas vesicularis Gruppe wurden nach morphologischen und molekularbiologischen Charakteristika eingehender untersucht und in zwei Gruppen eingeteilt. Die erste Gruppe enthält drei genetisch sehr eng miteinander verwandte Phagen. Die zweite Gruppe beinhaltet drei Phagen, die genetisch sehr unterschiedlich sind, aber gleiche Plaque- und Partikelmorphologie zeigen. 17 Bakteriophagen wurden auf die Fähigkeit zur Transduktion von Plasmiden getestet. Es konnte hierbei für fünf Phagen mit Wirten aus den Gruppen E. coli und Pseudomonas eine Transduktion des Plasmides pSunny gezeigt werden. Die Transduktion des Kanamycin-Markergens aphA2 wurde für zwölf Phagen getestet. Hierbei konnte gezeigt werden, dass alle Bakteriophagen, die Plasmide transduzieren können, auch in der Lage sind, das verwendete Markergen weiterzugeben.
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Beilstein F. Charakterisierung einer bakteriellen Gemeinschaft aus dem Süßwasser mit dem Schwerpunkt auf dem horizontalen Gentransfer durch Konjugation und Transduktion. Bielefeld (Germany): Bielefeld University; 2005.
Beilstein, F. (2005). Charakterisierung einer bakteriellen Gemeinschaft aus dem Süßwasser mit dem Schwerpunkt auf dem horizontalen Gentransfer durch Konjugation und Transduktion. Bielefeld (Germany): Bielefeld University.
Beilstein, F. (2005). Charakterisierung einer bakteriellen Gemeinschaft aus dem Süßwasser mit dem Schwerpunkt auf dem horizontalen Gentransfer durch Konjugation und Transduktion. Bielefeld (Germany): Bielefeld University.
Beilstein, F., 2005. Charakterisierung einer bakteriellen Gemeinschaft aus dem Süßwasser mit dem Schwerpunkt auf dem horizontalen Gentransfer durch Konjugation und Transduktion, Bielefeld (Germany): Bielefeld University.
F. Beilstein, Charakterisierung einer bakteriellen Gemeinschaft aus dem Süßwasser mit dem Schwerpunkt auf dem horizontalen Gentransfer durch Konjugation und Transduktion, Bielefeld (Germany): Bielefeld University, 2005.
Beilstein, F.: Charakterisierung einer bakteriellen Gemeinschaft aus dem Süßwasser mit dem Schwerpunkt auf dem horizontalen Gentransfer durch Konjugation und Transduktion. Bielefeld University, Bielefeld (Germany) (2005).
Beilstein, Frauke. Charakterisierung einer bakteriellen Gemeinschaft aus dem Süßwasser mit dem Schwerpunkt auf dem horizontalen Gentransfer durch Konjugation und Transduktion. Bielefeld (Germany): Bielefeld University, 2005.
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