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The symbioses between environmental chlamydiae and dictyostelids
Lukas Helmlinger
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Zentrum für Mikrobiologie und Umweltsystemwissenschaft
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Doctor of Philosophy-Doktoratsstudium Naturwissenschaften (Lebenswissenschaften): Biologie
Betreuer*in
Matthias Horn
DOI
10.25365/thesis.81025
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29812.30697.727451-5
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Symbiose ist ein bedeutender Motor der Evolution, und hat unter anderem zur Entstehung eukaryotischer Zellen geführt. Die Beziehung zwischen intrazellulären Symbionten und ihren Wirten ist vielseitig und bewegt sich zwischen wechselseitigem Nutzen und Parasitismus. Einige der bedeutendsten Parasiten des Menschen sind obligat intrazelluläre Bakterien wie Chlamydia trachomatis. Dieser Krankheitserreger durchläuft regelmäßig einen biphasischen Entwicklungszyklus, der aus einer replizierenden intrazellulären Phase und einer übertragbaren extrazellulären Phase besteht. Dieses Merkmal vereint alle Chlamydien, auch die zahlreichen Arten, die Protisten infizieren. Unter diesen Protisten sind auch Dictyosteliden anfällig für Infektionen mit Chlamydien. Alle Dictyosteliden durchlaufen einen wiederkehrenden sozialen Lebenszyklus, der Stadien fakultativer Multizellularität beinhaltet. In dieser Arbeit charakterisierten meine KolegInnen und ich Chlamydien zweier enfernt-verwandter Familien aus acht Dictyosteliden-Isolaten, mit einer detaillierten Analyse dreier Isolate. Die komplett sequenzierten Genome dieser acht Dictyostelid-assoziierten Chlamydien zeigten einen umfangreichen, familienspezifischen Genverlust, insbesondere der Regulatoren des kanonischen Entwicklungszyklus und verwandter Gene. Im Einklang mit diesen genomischen Signaturen beobachteten wir den Verlust der spezifischen, für Chlamydien typischen morphologischen Stadien, veränderte Genexpressionsdynamiken und das Fehlen mittels digitaler PCR nachweisbarer, extrazellulärer Formen. Dies passt gut zu unseren Erkenntnissen, dass Chlamydien vertikal durch die soziale Lebensphase des Wirts übertragen werden, gezeigt durch Transmissionselektronenmikroskopie und Fluoreszenzmikroskopie, sowie horizontal über direkten Zell-Zell Kontakt zwischen Wirtszellen. Wir fanden keine signifikanten, durch die Chlamydien ausgelösten Effekte auf die Wachstumsrate und Sporenproduktion des Wirts. Das impliziert eine verringerte Pathogenität der Dictyosteliden-assoziierten Chlamydien. Zusammengefasst konnten wir zeigen, dass sich Chlamydien an die fakultative Multizellularität ihres Wirts anpassen, und zwar durch Genverlust, deutliche Veränderungen der Übertragungsmodi und den Verlust des konservierten chlamydialen Entwicklungszyklus. Damit trägt diese Arbeit zu unserem Verständnis der chlamydialen Evolution und Anpassung bei und fügt sich in die Theorien zur Evolution von Endosymbiose.
Abstract
(Englisch)
Symbiosis has led to major transitions in evolution, including the emergence of eukaryotic cells. The relationship between intracellular symbionts and their host is delicate and shifts between states reciprocal benefit and pathogenicity. A major human pathogen is the obligate intracellular bacteria Chlamydia trachomatis. The bacteria regularly go through a biphasic developmental cycle consisting of a replicative intracellular stage and a transmissive extracellular stage. This trait is shared among all chlamydiae, including the numerous species infecting protists. Among those protists, the dictyostelids are especially susceptible to chlamydial infections. All dictyostelids frequently undergo a social life cycle, which includes stages of facultative multicellularity. In this thesis, my colleagues and I characterized chlamydial symbionts from eight dictyostelid isolates comprising two distantly related families, with in-depth analysis of three isolates. Across these systems, genome sequencing revealed extensive, lineage-specific gene loss, especially of regulators of the canonical developmental cycle and related genes. Consistent with these genomic signatures, I observed the loss of discrete morphological stages typical of chlamydiae, altered gene expression dynamics, and the absence of extracellular forms, detectable via digital PCR. This aligns well with the chlamydial ability to transmit vertically through the social life stage of the host, seen by transmission electron microscopy and fluorescence microscopy, and horizontally via host cell-to-cell contact. I do not detect significant effects on the host growth rate and spore production induced by the chlamydiae indicating reduced pathogenicity of the dictyostelid-associated chlamydiae. Taken together, I suggest that chlamydiae adapt to the facultative multicellularity of the host via gene loss, distinct changes in transmission mode and the loss of the conserved chlamydial developmental cycle. Thereby, this thesis adds to our understanding of chlamydial evolution and adaptation connecting it to endosymbiosis theory.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Dictyosteliden Soziale Amöben Schleimpilz Sozialer Lebenszyklus Zell-Zell Transmission Endosymbiont Chlamydien Entwicklungszyklus Konvergenz Toleranz Kommensalismus
Schlagwörter
(Englisch)
dictyostelids Dictyostelium discoideum social amoeba slime mold social life cycle cell-to-cell transmission endosymbiont Chlamydia developmental cycle eukarytoic-like proteins convergence tolerance commensalism
Autor*innen
Lukas Helmlinger 
Haupttitel (Englisch)
The symbioses between environmental chlamydiae and dictyostelids
Paralleltitel (Deutsch)
Über die Symbiosen zwischen Umweltchlamydien und Dictyosteliden
Publikationsjahr
2026
Umfangsangabe
127 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Nicole Borel ,
Harald Gruber-Vodicka
Klassifikation
42 Biologie > 42.30 Mikrobiologie
AC Nummer
AC17853166
Utheses ID
80248
Studienkennzahl
UA | 794 | 685 | 437 |