Untersuchungen zur Molekularbiologie von Escherichia coli ...

2 Einleitung
Eisenaufnahmesysteme:
Aerobactin
Fe­Dicitrate
Enterobactin
Hämin­Rezeptor
Salmochelin
Yersiniabactin
Fe 3+
K5­Kapsel
Fe 3+
Fe 3+
Fe 3+
O6­LPS
3 kb
5.5 kb
GEI I
Zellulose
Mikrozine
GEI V
GEI II GEI III
HPI
H1­Flagelle
Fimbrienadhäsine:
Typ 1
F1C
Curli
Abb. 2: Fitnessfaktoren von E. coli Nissle 1917. Schematische Darstellung der
wichtigsten Oberflächenstrukturen und anderer Faktoren, die zur Fitness des
Stammes beitragen. Modifiziert nach J. Hacker.
Zusätzlich zu den oben genannten Faktoren weist E. coli Nissle 1917 den sog. rdar-
Morphotyp (red dry and rough) auf. Dieses multizelluläre Verhalten kann als eine Art Biofilm
angesehen werden und wurde zuerst bei Salmonella enterica Serotyp Typhimurium (Römling
et al., 1998b), später auch bei diversen E. coli-Stämmen (Römling et al., 1998a) beschrieben. Es
beruht auf der starken Koexpression von Curli-Fimbrien und Zellulose als extrazelluläre Ma-
trixkomponenten (Zogaj et al., 2001) und kann durch den Farbstoff Kongorot auf Agarplatten
sichtbar gemacht werden.
Die Zelluloseexpression erfolgt vom bcsBAC-Operon, das die Strukturgene zur Zellulose-
biosynthese kodiert (Zogaj et al., 2001). Die katalytische Untereinheit der Zellulose-Synthase
bildet BcsA. Die Biosynthese von Curli-Fimbrien geschieht durch Expression der gegensätz-
lich angeordneten Operons csgDEFG und csgBAC, wobei CsgA die strukturelle Untereinheit
darstellt. CsgD, ein transkriptionaler Response Regulator der LuxR-Superfamilie, aktiviert die
Transkription sowohl von csgBAC als auch von adrA (yaiC in E. coli). AdrA stimuliert die Zel-
lulosesynthese durch Produktion von zyklischem di-GMP, welches die Zellulose-Synthase
durch Bindung an deren BcsB-Untereinheit aktiviert (Abb. 3; Römling, 2005; Amikam & Gal-
perin, 2006).
Während ein Beitrag der Zellulosesynthese zur Virulenz bisher nicht beschrieben wur-
de, weisen Curli-Fimbrien einige Virulenz-assoziierte Eigenschaften auf. Sie interagieren mit
Wirtsproteinen wie Fibronectin, Laminin, MHC I, TLR2, Plasminogen, t-PA, H-Kininogen,
Fibrinogen und Faktor XII, von denen einige im Zusammenhang mit der Ausbreitung der
10