Die Analyse der Teichonsäurebiosynthese in Streptococcus pneumoniae

Teichonsauren (TA) sind ein wesentlicher Bestandteil von Gram-positiven Bakterien und damit auch der Zellwand von Streptococcus pneumoniae. Die Glykopolymere werden in Peptidoglykan-verbundene Wandteichonsauren (WTA) und Glykolipid-verbundene Lipoteichonsauren (LTA) unterschieden. Anders als in anderen Gram-positiven Spezies weisen WTA und LTA von S. pneumoniae einen gemeinsamen zytoplasmatischen Biosyntheseweg auf, der in einer identischen Struktur beider Glykopolymere resultiert. Erst der finale Transfer der TA-Ketten an das Peptidoglykan oder den Glykolipid-Anker unterscheidet sich im Biosyntheseweg. In der vorliegenden Arbeit wurde SPD_1672 von Stamm S. pneumoniae D39 (TIGR4: SP_1893) als putative Lipoteichonsaure Ligase (Teichoic acid Ligase = TacL) identifiziert. In experimentellen Maus-Infektionsmodellen der akuten Pneumonie und systemischen Infektion zeigte die tacL-Mutante eine verringerte Virulenz und in in vitro Zellkultur-basierten Infektionsanalysen eine abgeschwachte Adhasion an Lungenepithelzellen. Obwohl die TacL-Defizienz einen signifikanten pathophysiologischen Einfluss in vivo zeigte, konnte bei in vitro Wachstumsanalysen in einem Komplexmedium sowie in chemisch definiertem Medium nur ein sehr geringer Effekt auf die Wachstumsrate gemessen werden. Die Feldemissions-Rasterelektronenmikroskopie (FESEM) und Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) Aufnahmen zur Untersuchung der bakteriellen Morphologie sowie die Analyse der durchflusszytometrischen Bestimmungen des Kapselgehalts der tacL-Mutante zeigten, dass die Bakterienmorphologie mit dem typischen Erscheinungsbild als Diplokokken unbeeinflusst waren. Das an die TAs substituierte Phosphorylcholin (P-Cho) dient als Anker fur sogenannte Cholin-Bindungproteine (CBP), die wiederum unter anderem eine Rolle in der Autolyse, Kompetenz und Virulenz von S. pneumoniae spielen. Unter Verwendung polyklonaler Antikorper gegen verschiedener CBPs wurde lediglich bei PspC, Pce und CbpJ eine veranderte Menge festgestellt, wohingegen bei PspA, CbpL, LytA und CbpG kein Unterschied in der Abundanz auf der Bakterienoberflache in der tacL-Mutante im Vergleich zum isogenen Wildtyp gemessen werden konnte. Daruber hinaus gelang es im Rahmen dieser Arbeit weitere Deletionsmutanten in Genen zu generieren, die fur Proteine kodieren, denen eine hypothetische Rolle in der Teichonsaurebiosynthese zugewiesen wird und deren Funktionen in einer nachfolgenden Arbeit charakterisiert werden sollte. Im Rahmen dieser Arbeit konnte Ligase zu Assemblierung der LTA in S. pneumoniae identifiziert werden. Die beeintrachtigte Virulenz der tacL-Mutante im in vivo Maus-Infektionsmodell macht TacL zu einem potentiellen Ziel fur antimikrobielle Substanzen.