Vergleichende Analyse pathogener Oralstreptokokkenisolate mit Hilfe eines virulenzfaktorbasierten DNS-Microarrays

Itzek, Andreas

Der Begriff Oralstreptokokken beschreibt zwölf Arten der Gattung Streptococcus, die zur natürlichen Mundraumflora des Menschen gehören. Verletzungen der oralen Schleimhäute und Gewebe verschaffen den Oralstreptokokken Zugang zum Blutkreislauf und somit auch zu anderen Bereichen des menschlichen Körpers, wo sie ein beachtliches pathogenes Potential entfalten können. Die bakteriellen Faktoren, die es den verschiedenen Oralstreptokokkenarten ermöglichen, medizinische Implantate und Gewebestrukturen zu kolonisieren, aber auch im Blutstrom zu persistieren, sind weitgehend unbekannt. Ziel der vorliegenden Arbeit war die Entwicklung eines speziesübergreifenden DNS-Microarraysystems zur Analyse klinischer Oralstreptokokkenisolate in Bezug auf Vorkommen und Verteilung bekannter Pathogenitätsfaktoren aus Oralstreptokokken, sowie homologer Virulenzmechanismen aus obligat pathogenen Streptokokkenarten. Eine Sammlung von 45 klinischen Oralstreptokokkenisolaten wurde mit Hilfe des entwickelten Microarraysystems analysiert. Clusteranalysen der normalisierten Signale bewiesen die Anwendbarkeit des Microarrays als Methode zur bakteriellen Speziestypisierung und verschafften darüber hinaus einen tiefergehenden Einblick in die phylogenetischen Beziehungen innerhalb der Gruppe der Oralstreptokokken. Die Umrechnung der Microarraysignale in Präsenz-Absenz-Aussagen resultierte in einem Überblick über die Verteilung virulenzrelevanter Gene innerhalb der verschiedenen Arten der Oralstreptokokken und ermöglichte den Nachweis mehrerer Gene bedeutender Virulenzfaktoren, die ursächlich mit der Pathogenität der analysierten Oralstreptokokkenisolate zusammenhängen können. Die im Rahmen dieser Arbeit identifizierten gruppen- und speziesspezifischen Nukleinsäuresonden liefern zudem initiale Daten für die Entwicklung praxistauglicher hybridisierungsbasierter Diagnosemethoden.

The term oral streptococci describes twelve species of the genus Streptococcus belonging to the natural microbial flora of the human oral cavity. Injuries of the oral mucous membranes and tissues allow the oral streptococci to enter the bloodstream and other areas of the human body, where they are able to develop a significant pathogenic potential. The bacterial factors that are responsible for the ability of the various oral streptococci species to colonize medical implants and tissue structures but also persist in the bloodstream are largely unknown. The aim of this study was the development of an interspecies DNA-Microarray system for the analysis of clinical oral streptococci isolates in relation to occurrence and distribution of known oral streptococcal virulence factors and homologous virulence mechanisms of obligate pathogenic streptococci species. A collection of 45 clinical oral streptococci isolates was analyzed using the developed microarray system. Clusteranalysis of normalized signals proved the applicability of the microarray as a method for bacterial species typing and allowed a deeper insight into the phylogenetic relationships within the oral streptococci. The conversion of microarray signals into presence-absence-data resulted in an overview of the distribution of virulence related genes within the different oral streptococci species and allowed the detection of several genes coding for important virulence factors that are a possible explanation for the pathogenic potential of oral streptococci. Furthermore, the identified group- and speciesspecific nucleic acid probes provide initial data for the development of hybridisation based diagnostic methods.

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Itzek, Andreas: Vergleichende Analyse pathogener Oralstreptokokkenisolate mit Hilfe eines virulenzfaktorbasierten DNS-Microarrays. 2009.

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