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Insights into the developmental cycle of Protochlamydia amoebophila UWE25, an endosymbiont of free-living amoebae
Lena Marie König
Art der Arbeit
Diplomarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Betreuer*in
Matthias Horn
DOI
10.25365/thesis.3567
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-30124.53226.378659-9
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Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Bakterien, die der obligat intrazellulären Familie Chlamydiales angehören, alternieren zwischen zwei Stadien, die verschiedene Funktionen im produktiven Lebenszyklus ausüben: Die infektiösen aber metabolisch inaktiven Elementarkörperchen (EBs) können extrazellulär überleben, während sich Retikularkörperchen (RBs) in den Wirtszellen vermehren, um nach Rückdifferenzierung zu Elementarkörperchen wieder freigesetzt zu werden. Als Reaktion auf sich verschlechternde Wachstumsbedingungen durch zum Beispiel Entzug essentieller Nährstoffe, treten die pathogenen Chlamydiaceae in ein reversibles Stadium ein, welches sich morphologisch von EBs und RBs unterscheidet, und als persistentes Stadium bekannt ist. In dieser Arbeit wurde der Entwicklungszyklus eines Vertreters der Chlamydia-ähnlichen Bakterien – nämlich Protochlamydia amoebophila UWE25 – in dem Wirt Acanthamoeba sp. phänotypisch charakterisiert. Dies wurde einerseits durch die Kombination von Fluoreszenz in situ Hybridisierung (FISH) mit dem Nukleinsäurefarbstoff DAPI ermöglicht, was vermutlich auf Grund unterschiedlicher metabolischer Aktivität von EBs und RBs eine grobe Differenzierung dieser zwei Formen erlaubte. Andererseits wurden die infektiösen Nachkommen eines Zyklus quantitativ erfasst, sodass letztendlich, mit Hilfe beider Ansätze, wichtige Ereignisse des Entwicklungszyklus beschrieben und zeitlich festgelegt werden konnten: So findet die erste Freisetzung von Bakterien zwischen dem dritten und vierten Tag nach der Infektion und bald nach der ersten Redifferenzierung zu EBs statt; die Replikation beginnt ungefähr 24 Stunden nach der Infektion und hat eine zunehmende Zahl von RBs zur Folge, die anschließend bis 72 Stunden nach der Infektion dominieren; 120 Stunden nach der Infektion wird der Zyklus asychron. Außerdem lassen die quantitativen Daten eine nicht-parasitische, stabile Beziehung zwischen Wirt und Endosymbiont vermuten, welche im Gegensatz zu dem Verwandten Parachlamydia sp. in erster Linie nicht lytisch für die Wirtsamöben zu sein scheint. Zusätzlich zu der Charakterisierung des etablierten biphasischen Lebenszyklus unter günstigen Bedingungen konnte gezeigt werden, dass der fünf-tägige Entzug von Eisen mittels des chelatbildenden Deferoxamin-Mesilats (DAM) das vermehrte Auftreten von morphologisch ungewöhnlichen protochlamydialen Formen hervorruft. Ohne weitere Kennzeichen der chlamydialen Persistenz für P. amoebophila demonstriert zu haben, kann jedoch über die Ausbildung von persistenten Formen dieses Organismus unter ungünstigen Bedingungen spekuliert werden.
Abstract
(Englisch)
It is known for members of the obligate intracellular Chlamydiae to alternate between two stages that serve different functions during the productive life cycle: infectious but metabolically inert elementary bodies (EBs) are able to survive in an extracellular environment, while fragile reticulate bodies (RBs) replicate intracellularly before bacteria are released after re-differentiation to EBs. In response to deteriorating conditions such as depletion of essential nutrients, pathogenic Chlamydiaceae enter a reversible stage morphologically different from EBs and RBs and known as persistent forms. In this work, the developmental cycle of an environmental representative of Chlamydiae, namely Protochlamydia amoebophila UWE25, was phenotypically characterized in Acanthamoeba sp. as a host. By combining fluorescence in situ hybridization (FISH) with the nucleic acid stain DAPI, thereby facilitating rough differentiation between EBs and RBs based on differences in metabolic activity, and quantitative analysis of infectious progeny production, distinctive developmental events during a synchronized infection were described and linked to time: first release of bacteria was determined to occur between 3 and 4 days post infection soon after first RB-to-EB transition; replication starts around 24 hours post infection (hpi) and gives rise to an increasing number of RBs which are predominantly present from 24 to 72 hpi; the cycle was observed to become asynchronous 120 hpi. Moreover, quantitative data suggest a stable rather than a parasitic host-endosymbiont relationship, that – in contrast to the related Parachlamydia sp. – is primarily non-lytic for its amoebal host. In addition to the well-established biphasic life cycle under favourable conditions, iron deprivation could be visualized to cause elevated levels of morphologically aberrant protochlamydial forms after 5 days of iron chelation by deferoxamine mesylate (DAM). Without having demonstrated further hallmarks of chlamydial persistence to apply to P. amoebophila, observed aberrant endosymbionts could represent persistent forms that promote survival under unfavourable conditions.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
intracellular protochlamydia chlamydia-like developmental cycle acanthamoeba
Schlagwörter
(Deutsch)
intrazellulär Protochlamydia Chlamydia-ähnlich Entwicklungszyklus Acanthamoeba
Autor*innen
Lena Marie König
Haupttitel (Englisch)
Insights into the developmental cycle of Protochlamydia amoebophila UWE25, an endosymbiont of free-living amoebae
Paralleltitel (Deutsch)
Einblicke in den Entwicklungszyklus von Protochlamydia amoebophila UWE25, ein Endosymbiont frei lebender Amöben
Paralleltitel (Englisch)
Insights into the developmental cycle of Protochlamydia amoebophila UWE25, an endosymbiont of free-living amoebae
Publikationsjahr
2009
Umfangsangabe
125 S.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Matthias Horn
AC Nummer
AC08024863
Utheses ID
3130
Studienkennzahl
UA | 441 | | |