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Titelaufnahme

Titel
Virulence and glycobiology of the periodontal pathogen Tannerella forsythia / eingereicht von Zoe Anne Megson
Weitere Titel
Virulenz und Glykobiologie des paradontalen Krankheitserregers Tannerella forsythia
VerfasserMegson, Zoe Anne
Begutachter / BegutachterinKosma, Paul ; Szymanski, Christine
GutachterMessner, Paul ; Schäffer, Christina
ErschienenWien, Oktober 2015
Umfanggetrennte Seitenzählung
HochschulschriftUniversität für Bodenkultur Wien, Dissertation, 2015
Anmerkung
Zusammenfassung in deutscher Sprache
Paralleltitel [Übersetzung des Autors]: Virulenz und Glykobiologie des paradontalen Krankheitserregers Tannerella forsythia
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Fukosidase / Enzym / Virulenz / oral Pathogen / Lipide / Phosphodihydroceramides / Struktur / Inosit
Schlagwörter (EN)fucosidase / enzyme / virulence / oral pathogen / lipids / phosphodihydroceramides / structure / inositol
Schlagwörter (GND)Tannerella forsythia / Glykobiologie / Virulenz
URNurn:nbn:at:at-ubbw:1-18355 Persistent Identifier (URN)
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Virulence and glycobiology of the periodontal pathogen Tannerella forsythia [27.51 mb]
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Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Tannerella forsythia ist ein orales, pathogenes Bakterium, das mit der Entwicklung von Parodontitis in Zusammenhang steht. Diese Erkrankung stellt eine der Hauptursachen von Zahnausfall beim Menschen dar und ist durch eine unkontrollierte Entzündungsreaktion und die Zerstörung des Zahnfleisches und des Alveolarknochens charakterisiert. Darüber hinaus gibt es Hinweise auf eine Verbindung zwischen Parodontitis und zahlreichen systemischen Krankheiten. Obwohl T. forsythia ein relativ wenig erforschter Organismus ist, so gibt es mittlerweile dennoch einige Studien, die diverse Virulenzfaktoren identifiziert haben. Diese Mechanismen erlauben es dem Bakterium, den Wirt zu besiedeln, vorhandene Nährstoffe zu nutzen und das Immunsystem zu unterwandern. Dabei wird die Physiologie des Krankheitserregers maßgeblich von glykobiologischen Faktoren bestimmt. Beispiele für solche Virulenzfaktoren sind die glykosylierten S-Schicht-Proteine, die NanH Sialidase und das glykosylierte Oberflächenprotein BspA. Der Inhalt dieser Arbeit sind zwei unterschiedliche Projekte zur Erforschung weiterer glykobiologischer Aspekte, die mit der Pathogenität des Organismus im Zusammenhang stehen. Nach der erfolgreichen Klonierung und Expression eines im Genom von T. forsythia als a-L-Fukosidase annotierten Gens konnte das resultierende Enzym als a1,2-L-Fukosidase charakterisiert werden. In der Gruppe der "Glykosidase Hydrolase Familie 29" stellt dies den ersten Fall einer solchen Bindungsspezifität dar. Das Enzym ist in der Lage, terminale Fukose-Einheiten von komplexen Glykanen abzuspalten und zeigte Aktivität mit der Blutgruppe H. Die vorhergesagte Lokalisation der Glykosidase ist das Periplasma, wo sie potenziell auch auf a1,6-Fukose-Einheiten als Teil von kurzen linearen Oligosacchariden wirken könnte. Im Zusammenspiel mit der für den Krankheitserreger wichtigen NanH Sialidase könnte das Enzym auch an Folgereaktionen im Abbau von wirtseigenen Glykoproteinen beteiligt sein. Im Rahmen der Erforschung des Lipidoms von T. forsythia wurden zwei bisher unbekannte Phosphodihydroceramide (PDHC) charakterisiert. Diese enthalten myo-Inosit und stellen einen der Hauptbestandteile der Lipide des Bakteriums dar. In Porphyromonas gingivalis, wie auch einigen anderen mit Menschen assoziierten Bakterien und T. forsythia selbst wurden bereits ähnliche PDHCs, die Glyzerin und Ethanolamin beinhalten, nachgewiesen. In diesen Studien stimulierten diese Lipide entzündungsfördernde Reaktionen in gingivalen Fibroblasten, hemmten die Differenzierung und Funktion von Osteoblasten, steigerten die Autoimmunität, förderten Apoptose und akkumulierten in Geweben, die sonst nicht von den Bakterien kolonisiert werden. In dieser Arbeit wurde mittels GC-MS, ESI-MS und NMR die Struktur der beiden neuartigen Inosit-PDHCs bestimmt. Eine bioinformatische Analyse des Genoms zeigte, dass T. forsythia nicht über die nötigen Gene für die Biosynthese von Inosit verfügt. Die Analyse der Lipide nach der Zugabe von radioaktiven und stabilen Isotopen (14C Kohlenstoff und deuteriertem myo-Inosit) in das Nährmedium erbrachte den Beweis, dass T. forsythia exogenes Inosit für die Synthese dieser Lipide verwendet.

Zusammenfassung (Englisch)

Tannerella forsythia (T. forsythia) is an oral pathogen that lives in deep periodontal pockets and is strongly associated to periodontitis, a set of periodontal diseases characterized by a deregulated inflammatory response and destruction of the tissues supporting the teeth, such as the gum and the alveolar bone. Periodontitis has also been linked to systemic chronic diseases. Although T. forsythia is a poorly studied bacterium, recent publications have reported various virulence factors which the pathogen uses to invade the host, exploit the resources available and evade the immune system. Many studies involve different glycobiology aspects of the bacterium as these are proving to be determining factors for the pathogen's lifestyle. Some known virulence factors include the glycosylated S-layer proteins, the NanH sialidase and the glycosylated surface BspA protein. This thesis presents two different projects which were aimed at investigating further glycobiology aspects of T. forsythia that could potentially be involved in its pathogenicity. Cloning and expression of an a-L-fucosidase annotated in the genome of T. forsythia led to its characterization as an a1,2-L-fucosidase, the first enzyme to have this specificity within the Glycoside Hydrolase family 29. The enzyme cleaves terminal fucose residues off complex glycans and was seen to be active on blood group H. The glycosidase is predicted to be periplasmic where it could also be active on a1,6 linked fucose residues on short linear oligosaccharides. The enzyme possibly functions downstream from the pathogen's important NanH sialidase in the breakdown of salivary and other host glycoproteins. Investigation into the lipidome of T. forsythia revealed the presence of two novel phosphodihydroceramides (PDHC) containing myo-inositol which are major lipid components in the bacterium. Similar PDHCs containing glycerol and ethanolamine have been described previously for Porphyromonas gingivalis and other common human bacteria, including T. forsythia, and were seen to stimulate proinflammatory responses in gingival fibroblasts, inhibit osteoblast differentiation and function, enhance autoimmunity, promote apoptosis, and accumulate in host tissues distant from the sites normally colonized by the bacteria. Here the structure of these novel inositol-PDHCs was determined by GC-MS, ESI-MS and NMR. A bioinformatic analysis of the genome revealed that T. forsythia does not have the genes for synthesis of inositol. By means of radioactive and stable isotope incorporation using carbon-14 and deuterium labeled myo-inositol, added to the growth medium, it could be demonstrated that T. forsythia uptakes and incorporates exogenous inositol for the synthesis of these major lipids.