As shown in previous studies Streptomyces lividans enzymatically inactivates fusidic acid by specific esterase FusH giving rise to the 16ß-OH derivative, which sponaneously converts to the lactone.in this work it was shown that S. lividans further modifies fusidic acid and both derivatives, which resulted in several new related substances. The two intermediates (La, Lb) were isolated from the culture filtrate of S. lividans, which was grown in the presence of fusidic acid. The differences in their chemical structures indicate the involvement of multiple enzyme reactions related to hydroxylation, hydration, dehydrogenation and isomerization. Several enzymes were identified and two of them (FusG, FusB) were partially characterized. According to their characteristics and the structures of isolated intermediates, the identified enzymes which are involved in biotranformation are conceivably related to the ones implicated in ß oxidation. The biotransformation of fusidic acid and its derivatives by S. lividans is so far unique, since characterized substances La and Lb have not been found in either fusidic acid-producing or fusidic acid-resistant microorganisms.

Unter K+-limitierenden Wachstumsbedingungen oder, in wesentlich geringerem Ausmaß, unter Salzstress synthetisiert E. coli den KdpFABC-Komplex, ein hoch-affines K+-Transportsystem (Km ~ 2μM). Die Regulation der Expression des kdpFABC-Operons erfolgt durch das Sensorkinase/Antwortregulator-System KdpD/KdpE. Ziel des ersten Teils dieser Arbeit war die Identifizierung des Stimulus, der von der Sensorkinase KdpD wahrgenommen wird. Ausgangspunkt der Untersuchungen war die Beobachtung, dass die K+-Aufnahme über das Kdp-System bei K+-Konzentrationen >5 mM inhibiert wird. Diese wichtige Eigenschaft des Kdp-Systems wurde in der Vergangenheit häufig übersehen, da die Inhibierung des Kdp-Systems bei höheren pH-Werten (pH 7,8) durch eine hohe Rate unspezifischen K+-Transports kompensiert und somit überdeckt wird. Es konnte gezeigt werden, dass einzelne Aspartat-Substitutionen in den periplasmatischen Schleifen der Sensor-Domäne von KdpD ausreichten, um die Inhibierung des Kdp-Systems bei höheren K+-Konzentrationen aufzuheben. Diese KdpD-Derivate zeigten eine, im Vergleich zum KdpD-WT, veränderte Regulation der kdpFABC-Expression bei K+-Konzentrationen >5 mM, die eine adäquate K+-Aufnahme via KdpFABC ermöglichte. Diese Ergebnisse zeigen, dass die Inhibierung der K+-Aufnahme über das Kdp-System bei K+-Konzentrationen >5 mM auf einer Inhibierung der kdpFABC-Expression durch KdpD basiert. Weiterhin konnte gezeigt werde, dass eine Abnahme der extrazellulären K+-Konzentration eine effiziente und sofortige Stimulierung der KdpD/KdpE-Signaltransduktion bewirkt. Aus diesen Ergebnissen wurde geschlussfolgert, dass die extrazelluläre K+-Konzentration als Reiz für die Sensorkinase KdpD dient. Im zweiten Teil dieser Arbeit erfolgte erstmals eine absolute Quantifizierung von KdpD und KdpE, sowie der Untereinheiten des KdpFABC-Komplexes unter induzierenden und nicht-induzierenden Bedingungen mittels hoch-sensitiver und selektiver Massenspektrometrie. Unter nicht-induzierenden Bedingungen liegt die KdpFABC-Synthese in der gleichen Größenordnung wie die KdpD- und KdpE-Synthese vor. Dieser Befund ist eine wichtige Voraussetzung für die postulierte, regulatorische Interaktion zwischen der Sensorkinase KdpD und der K+-Transportuntereinheit KdpB (Kipschull, 2011). Unter induzierenden Bedingungen stieg die KdpFABC-Synthese 100-300-fach, während eine etwa 10-fache Erhöhung der KdpD- und KdpE-Synthese nachgewiesen werden konnte. Diese Beobachtung bestätigt, dass das Zweikomponenten-System KdpD/KdpE unter induzierenden Bedingungen einer Autoregulation unterliegt. Die Autoregulation konnte durch eine räumliche Trennung des kdpFABC- und kdpDE-Operons aufgehoben werden. Die Aufhebung der Autoregulation von KdpD/KdpE hatte jedoch keinen Einfluss auf die Expressionskinetik des kdpFABC-Operons unter induzierenden Bedingungen. Der dritte Teil dieser Arbeit beschreibt die Konstruktion eines E. coli-Stamms, der eine vollständige Deletion des kdpD-Gens trägt. Nach einer zeitlichen Verzögerung konnte in dem daraus resultierenden E. coli-Stamm (LB2240ΔkdpD) unter K+-Limitation eine KdpD-unabhängige Expression des kdpFABC-Operons nachgewiesen werden. Die kdpFABC-Expression befähigte diesen Stamm, in Abwesenheit von KdpD unter K+-Limitation zu wachsen. Es konnte gezeigt werde, dass das K+-limitierte Wachstum von LB2240ΔkdpD eine Phosphorylierung von KdpE voraussetzt, wobei Acetylphosphat nicht als alternativer Phosphodonor diente. Da nur wenige Zellen einer LB2240ΔkdpD-Kultur den beschriebenen Phänotyp zeigten, liegt die Vermutung nahe, dass diese Zellen Träger einer Suppressormutation sind, die eine KdpD-unabhängige Phosphorylierung von KdpE und daraus folgend eine kdpFABC-Expression verursacht.

Toll-Like Rezeptoren (TLR) erkennen Motive von diversen Komponenten (Proteine, Lipoproteine, Lipopolysaccharide, Nukleinsäuren) von Mikroorganismen, Viren und wirtseigenen Zellen, die als Agonisten eine Signalkaskade induzieren. Diese Agonisten werden als PAMPs (Pathogen-Associated Molecular Patterns), MAMPs (Microbe-Associated Molecular Patterns) oder DAMPs (Damage-Associated Molecular Patterns) bezeichnet. Werden TLRs stimuliert, kommt es zur Aktivierung von Signalkaskaden, die in einer agonistenspezifischen Freisetzung charakteristischer Muster von proinflammatorischen und antiinflammatorischen Zytokinen münden. Infektionserreger haben unterschiedliche Strategien entwickelt, um mittels Pathogenitätsfaktoren die Erkennung durch Immunzellen und damit der Wirtsimmunantwort zu umgehen. Yersinien, Salmonellen und Shigellen injizieren über Typ 3 Sekretionssysteme (T3SS) Effektorproteine in Wirtszellen und modifizieren die Aktivität von Rho GTPasen. Bisher wurden diese T3SS-Effektoren hinsichtlich Phagozytoseaktivierung bzw. -inhibition untersucht. In der vorliegenden Arbeit wurde die Frage untersucht, welche Rolle die Rho GTPasen von primären murinen Makrophagen für die TLR-Signalkaskade und Zytokinantwort haben könnten. Für diesen Zweck wurden erstmalig M-CSF differenzierte Knochenmarkmakrophagen (M-MΦ) sowie GM-CSF differenzierte Knochenmarkmakrophagen (GM MΦ) mit gendeletierten Rho GTPasen Rac1, RhoA, Rac1/RhoA sowie Cdc42 auf ihre Zytokinantwort nach PAMP (LPS, Pam3CSK4 und CpG) -Stimulierung untersucht. Für die konditionale Gendeletion wurden Mäuse mit „gefloxten“ Rho GTPase-Genen mit LysMCre Mäusen zur zellspezifischen Gendeletion gekreuzt. Die Aktivität des LysM-Promotors wurde in M-MΦ und GM-MΦ aus LysM-eGFP knockin Mäusen überprüft. Dabei wurde nachgewiesen, dass eine LysMCre abhängige Gendeletion mit nachfolgender Depletion von Rho GTPasen sowohl in M-MΦ als auch in GM-MΦ mit sehr hoher Effizienz entsteht. Interessanterweise zeigten GM-MΦ, die in der Literatur auch als DCs bezeichnet und damit keinen aktiven LysM Promotor haben sollten (Clarke and Gordon, 1998), ein starkes LysM-eGFP Signal und wiesen auch Rho GTPase-Gendeletionen auf. Bei den GM-MΦ handelt es sich wahrscheinlich um eine Mischpopulation unterschiedlich differenzierter MΦ-Subpopulationen, die keine klare PAMP/TLR-Signalantwort erwarten lassen. Neben der Verwendung von primären Knochenmarkzellen sollte geprüft werden, ob HoxB8 immortalisierte Knochenmarkzellen (Wang et al., 2006) von konditionalen Rho GTPase-knockout Mäusen ebenso für die TLR Fragestellung verwendet werden können. Das Wachstumsverhalten sowie die Oberflächenmarker der immortalisierten GM-iMΦ ähneln dem der primären GM-MΦ (Rosas et al., 2011), jedoch nicht das Zytokinsekretionsmuster nach TLR-Stimulierung. Da auch die immortalisierten GM-iMΦ heterogene Populationen bilden, wurde auf eine weitere Analyse hinsichtlich der PAMP-Zytokinantwort verzichtet und die Analyse auf primäre M-MΦ fokussiert. In M MΦ(Rac1-/-) und M-MΦ(RhoA-/-) konnten eindeutige Unterschiede zu M-MΦ (wt) und damit eine wichtige Rolle der Rho GTPasen bei der TLR-Signalkaskade und Zytokinantwort in M-MΦ nachgewiesen werden. Die 6 h-Stimulierung mit den spezifischen TLR2-, TLR4- bzw. TLR9-Agonisten Pam3CSK4, LPS bzw. CpG führte in M-MΦ(Rac1-/-) zu verstärkter IL-10 Sekretion (exkl. TLR2), in M MΦ(RhoA-/-) dagegen zu verstärkter IL-12 Sekretion. Nach 24 h-Stimulierung mit den verschiedenen TLR-Agonisten sind die Zytokinmuster für die M-MΦ(wt) und Rho GTPase-deletierten M-MΦ ähnlich (exkl. für IL-10 nach TLR2- und TLR9-Stimulierung). Yersinien injizieren mittels T3SS-Injektisome den Rac1-Inhibitor YopE (Rac-GAP) und den Rho GTPasen-Inhibitor YopT (proteolytische Spaltung des C-terminalen prenylierten Cystein-Membranankers, bevorzugt von RhoA), was zur Inhibition der Rho GTPasen der kontaktierten Phagozyten führt. Es wurden deshalb auch die Zytokinmuster nach TLR-Stimulierung von M-MΦ (Rac1-/-/RhoA-/-) bestimmt. Im Vergleich zu M-MΦ(wt) war die IL-12 Antwort praktisch unverändert, während die TNFα und die IL-6 Antwort der M-MΦ (Rac1-/-/RhoA-/-) erhöht waren. Mit diesen Ergebnissen der Rac1- und RhoA-abhängigen Freisetzung von proinflammatorischen und antiinflammatorischen Zytokinen durch M-MΦ können jetzt gezielte infektionsbiologische Untersuchungen z.B. mit Yersinien durchgeführt werden, um die pathogenetische Bedeutung der mikrobiellen Modulation der Rho GTPasen auf die Wirtsabwehr bzw. Zytokinantwort zu analysieren.

Halobacteria balance high external osmolality by the accumulation of almost equimolar amounts of KCl. Thus, steady Kplus supply is a vital prerequisite for life of these extreme halophiles. So far, Kplus was supposed to enter the cell only passively by use of potential-driven uniporters. However, the genome of the extreme halophilic archaeon Halobacterium sp. NRC-1 comprises one single operon containing the genes kdpFABC coding for homologs of the bacterial ATP-driven Kplus uptake system KdpFABC, together with an additional ORF so far annotated as cat3. Deletion of the kdpFABCcat3 genes led to a reduced ability to grow under limiting Kplus concentrations, whereas real-time RT-PCR measurements revealed both high induction rates and a transcriptional regulation of the Kdp system dependent on external Kplus concentration and growth phase. The synthesis of the high-affinity KdpFABC complex enables H. salinarum to grow under extreme potassium-limiting conditions of down to 20 µM Kplus. These results provide the first experimental evidence of ATP-driven Kplus uptake in halobacteria. The current opinion that Kplus homeostasis of H. salinarum is solely mediated via membrane potential-driven Kplus uniporters is obviously only one aspect of a more complex system.

Von klinisch unauffäligen Landschildkröten der Arten T. hermanni, T. graeca, T. marginata und T. horsfieldii wurden unmittelbar vor und direkt nach der Winterruhe Kornea-, Rachen- und Kloakentupfer gewonnen. Alle Tupferproben wurden auf Blut- und BPLS-Agar ausgestrichen und bei 28 °C unter aeroben Bedingungen inkubiert. Eine semiquantitative Bestimmung der Keimmenge bzw. Befallsintensität aller isolierten Keime wurde durchgeführt. Von jedem Bakterienisolat wurden Reinkulturen angelegt, die bei minus 70 °C in Serumbouillon konserviert wurden. Nach Abschluß der Probennahme wurden alle Isolate mittels etablierter („klassischer“) mikrobiologischer Methoden differenziert. Mit Hilfe des McNemar-Symmetrie-Tests und des Wilcoxon-Tests für Paardifferenzen wurden sowohl die Nachweishäufigkeit als auch die Befallsintensität einzelner Bakterienarten, -gattungen und -gruppen vor und nach der Winterruhe verglichen. Insgesamt konnten in der vorliegenden Studie 79 verschiedene Bakterienarten, 49 „artähnliche Gruppen“ (aufgrund ihres Vermehrungsverhaltens und durchgeführter Tests sicher ansprech- und voneinander abgrenzbare Isolate, die nach gängigen Differenzierungsschemata nicht eindeutig identifiziert werden konnten) und 3 nicht weiter differenzierte Bakteriengattungen isoliert werden. Die große Anzahl unterschiedlicher Keime deckt sich mit Beschreibungen aus der Aktivitätsphase von Landschildkröten. Es muß davon ausgegangen werden, daß bei klinisch unauffälligen Landschildkröten zu jeder Jahreszeit ein sehr breites Spektrum an unterschiedlichen Bakterienarten, -gattungen und -familien zu erwarten ist. Aus diesem Grund ist es nur sehr schwer oder gar nicht möglich, eine Vorhersage über Art und Grad der bakteriellen Besiedelung eines Individuums zu treffen. Dennoch kann gesagt werden, daß bei klinisch unauffälligen Tieren v. a. in Rachen und Kloake eine bakterielle Mischflora zu erwarten ist, die sich aus Bakterien mehrerer verschiedener Arten bzw. Gattungen zusammensetzt. Sowohl vor als auch nach der Winterruhe konnte von der Kornea, aus dem Rachen und aus der Kloake eine charakteristische aerobe Bakterienflora isoliert werden, wobei sich diese drei Lokalisationen deutlich voneinander unterschieden. Die Bakterienflora der Kornea wurde vor der Winterruhe von grampositiven Kokken (65 % aller Isolate), die des Rachens von gramnegativen Stäbchen (53 %) dominiert. In der Flora der Kloake konnte sich keine Bakteriengruppe besonders durchsetzen. Nach der Winterruhe bildeten sowohl im Rachen als auch in der Kloake die gramnegativen Bakterien die stärkste Gruppe (62 % bzw. 51 %). Auf der Kornea dominierten die grampositiven Stäbchen (45 %). Insgesamt war die Nachweishäufigkeit von grampositiven Kokken auf der Kornea, im Rachen und in der Kloake nach der Winterruhe geringer als vor der Winterruhe. Dies wurde vor allem durch die starke Abnahme des Nachweises von Enterokokken und Staphylokokken verursacht. Gleichzeitig kam es auf der Kornea und in der Kloake zu einem deutlichen Anstieg der Nachweishäufigkeit von gramnegativen Nonfermentern. Hier fielen vor allem Flavobakterien, Alcaligenes spp. und Pseudomonaden auf. Die semiquantitativ bestimmte Keimmenge reduzierte sich nach der Winterruhe auf der Kornea und im Rachen um ca. 22 bzw. 25 %. Bei zehn Tieren wurden nach der Winterruhe aus Rachen und/oder Kloake Bakterienfloren isoliert, die nur aus einer Bakterienart oder -gattung bestanden. Erstmals sind hiermit „auffällige“ bakteriologische Befunde von klinisch unauffälligen Landschildkröten dokumentiert, die verdeutlichen, wie wichtig es ist, bakteriologische Untersuchungsergebnisse im Zusammenhang mit der klinischen Untersuchung des betreffenden Tieres zu interpretieren. Abschließend kann gesagt werden, daß die Winterruhe einen deutlichen Einfluß auf die aerobe bakterielle Besiedelung von Kornea, Rachen und Kloake von klinisch unauffälligen Landschildkröten hat. Keines der untersuchten Tiere wies nach der Winterruhe die gleiche Bakterienflora wie vor der Winterruhe auf. Bei allen Tieren kam es zu mehr oder weniger ausgeprägten Veränderungen sowohl der Keimzusammensetzung als auch der Keimmenge. Für die Gesamtheit der Tiere bedeutete dies eine Reduktion der Nachweishäufigkeit grampositiver Kokken, eine Zunahme der gramnegativen Nonfermenter und insgesamt eine Abnahme der semiquantitativ bestimmbaren Keimzahl. / Swabs of the cornea, the pharynx, and the cloaca were taken from 65 clinical healthy tortoises (T. hermanni, T. graeca, T. marginata and T. horsfieldii) before and after hibernation. All specimen were cultured aerobically on blood and BPLS agar plates at a temperature of 28 °C. Semiquantitative bacterial counts were performed. Pure cultures were produced and preserved within serumboillon at minus 70 °C. After all swabs were taken all isolates were differentiated by means of established ("classical") microbiological methods. Qualitative and quantitative comparisons of pre- and posthibernal findings were performed by McNemarŽs and WilcoxonŽs tests. In the present study 79 different species of bacteria, 49 "species-like groups of organism" (isolates which could not be identified by means of the applied standard methods but which could be differentiated from each other by several tests), and three genera (not further differentiated) were isolated. A large quantity of different bacteria was already described for tortoises which were examined at the time of main activity. In tortoises a broad spectrum of bacteria at every time of the year should be considered as physiologically normal. Therefore, for an individual animal it is hardly or even not possible to predict the number of species and their amount of bacterial colonization. Nevertheless, it can be stated that for clinical healthy tortoises a mixed bacterial flora which is composed of different species or genera should be expected. A characteristic aerobic bacterial flora was demonstrated for the cornea, the pharynx, and the cloaca before and after hibernation. Each flora differed obviously from each other. Before hibernation the bacterial flora of the cornea was dominated by grampositive cocci (65 % of the isolates) and the flora of the pharynx by gramnegative rods (53 %). In the cloaca no group of bacteria was really dominant. After hibernation gramnegative bacteria presented the largest amount of bacteria in the pharynx and the cloaca (62 % resp. 51 %). The flora of the cornea was dominated by grampositive rods (45 %). After hibernation an overall reduction of grampositive cocci finding was remarkable (which was mainly caused by the reduction of Enterococci and Staphylococci) whilst the number of isolates of gramnegative nonfermenters increased. Concerning the nonfermenters Flavobacteria, Alcaligenes spp., and Pseudomonads were the most remarkable ones. The semiquantitative determined quantity of bacteria isolated from the cornea and the pharynx decreased after hibernation about 22 % and 25 %, respectively. In ten tortoises after hibernation a bacterial flora of reduced variety (composed of only one bacterial species or genera) was detected within the pharynx and/or the cloaca. Thus for the first time for clinical healthy tortoises a "remarkable" result is described. Therefore the importance of the interpretation of bacteriological findings only in connection with the results of the clinical examination of the animal has to be emphasised. It can be concluded that hibernation influences the aerobic bacterial colonization of the cornea, the pharynx, and the cloaca of clinical healthy tortoises noticable. After hibernation none of the examined tortoises had the same colonization as before winter. All animals showed more or less changes in composition and quantity of bacterial flora. Altogether a reduction of grampositive cocci, an increased number of gramnegative nonfermenters and a reduction of the total number of bacteria is evident.

Im Laufe der Evolution haben Bakterienarten äußerst vielfältige und ausgeklügelte extrazelluläre Strukturen entwickelt, die es ihnen ermöglichen, Substrate in ihre Umgebung abzugeben oder Wirtszellen während einer Invasion anzugreifen. Diese Sekretionssysteme sind an vielen bakteriellen Mechanismen wie Biofilmbildung, Zellmotilität, Virulenz oder Gentransfer und Verbreitung von Antibiotikaresistenzen beteiligt. Das Verständnis des Aufbaus und der Regulierung dieser Strukturen ist angesichts der zunehmenden Entwicklung multiresistenter Bakterien von entscheidender Bedeutung. Darüber hinaus geht der Aufbau solcher Strukturen unweigerlich auf Kosten wertvoller zellulärer Energieressourcen, was einen spannenden Parameter darstellt, um zu untersuchen, wie Bakterien den optimalen Mechanismus zum Ausgleich zwischen zellulären Mechanismen und Energieverbrauch wählen. Diese Arbeit konzentriert sich auf den Aufbau und die Regulierung bakterieller extrazellulärer Filamente, insbesondere des flagellaren Typ-III-Sekretionssystems (T3SS). Im ersten Kapitel werden Defekte in der Zellmorphologie aufgezeigt, die durch die Deletion des FlhE-Proteins während des Zusammenbaus der Flagellen verursacht werden, was die Bedeutung der Regulierung des Membranpotentials verdeutlicht. Das zweite Kapitel zeigt, dass der Assemblierungsmechanismus der Flagellen-Filamente, welcher dem Injektions-Diffusions-Modell entspricht, im Vergleich zu anderen Sekretionssystemen schneller ist und für die Energieerhaltung optimiert ist. Das dritte Kapitel untersucht die Rolle des Pilus beim Plasmid-Transfer, der mit einem Typ-IV-Sekretionssystem (T4SS) assoziiert ist, und liefert zusätzliche Hinweise darauf, dass der Pilus als Kanal für den Plasmid-DNA-Transfer dienen kann. Im letzten Kapitel wird ein neuer Biosensor zur Messung des Gehalts an bis-(3'-5')-zyklischem Diguanosinmonophosphat (c-di-GMP) entwickelt, einem entscheidenden Molekül in bakteriellen Mechanismen, die Zellmotilität und Biofilmbildung miteinander verbinden. Insgesamt bietet diese Arbeit Einblicke in die Regulation des flagellaren T3SS und des T4SS-Pilus, ein neues Werkzeug zur Untersuchung von c-di-GMP und Einblicke, wie Bakterien entscheidende Überlebensparameter und die Optimierung eines energiesparenden Aufbaus abwägen. / Through evolution, bacterial species have developed highly diverse and sophisticated extracellular structures enabling them to secrete substrates in their environment or to target host cells during invasion. Those secretion systems are involved in many bacterial mechanisms such as biofilm formation, cell motility, virulence or gene transfer and antibiotic resistance dissemination. Understanding the assembly and regulation of these structures is crucial due to the increasing development of multi-drug resistant bacteria. Moreover, the assembly of such structures inevitably comes at the cost of valuable cellular energy resources, representing an exciting parameter to study how bacteria selected the optimal mechanism to balance cellular mechanisms and energy consumption. This thesis focuses on the assembly and regulation of bacterial extracellular filaments, notably the flagellar type III secretion system (T3SS) flagellum . The first chapter reveals cell morphology defects caused by the deletion of the FlhE protein during flagellum assembly, highlighting the importance of membrane potential regulation . Chapter two illustrates that the flagellar filament assembly mechanism, following the injection-diffusion model, is faster compared to other secretion systems and optimized for energy conservation. The third chapter investigates the role of the pilus in plasmid transfer, associated with a type IV secretion system (T4SS), and gives additional evidence that the pilus may also act as a channel for plasmid DNA transfer. The final chapter develops a new biosensor for measuring bis-(3’-5’)-cyclic diguanosine monophosphate (c-di-GMP) levels, a crucial molecule in bacterial mechanisms linking cell motility and biofilm formation. Overall, this thesis provides insights into the regulation of the flagellar T3SS and the T4SS pilus, a new tool to study c-di-GMP, and how bacteria balance crucial survival parameters and energy-conserving assembly optimization .

Salmonella enterica is a common foodborne, facultative intracellular enteropathogen. The ty-phoidal S. enterica serovars Paratyphi A (SPA) and Typhi (STY) are human-restricted, and cause severe systemic diseases, while many S. enterica serovars like Typhimurium (STM) have a broad host range and in human hosts usually lead to self-limiting gastroenteritis. There are key differences between typhoidal (TS) and non-typhoidal (NTS) Salmonella in pathogenesis, but research on TS is challenging due to host restriction. Since STM causes a typhoid-like disease in mice, it was widely used as model organism to mimic human TS infection. Although results gained by research on STM could provide major insights in Salmonella virulence in general, the specific virulence mechanisms of TS are far from being understood. Both TS and NTS are able to invade mammalian cells and to replicate within host cells, including epithelial cells and macrophages. After invasion or phagocytic uptake, Salmonella resides in a membrane-bound compartment, the Salmonella-containing vacuole (SCV). The subsequent in-tracellular lifestyle is dependent on the translocation of effector proteins via a type 3 secretion system (T3SS) which is encoded by genes on Salmonella pathogenicity island 2 (SPI2). During the intracellular lifestyle, vesicular compartments of host cells are manipulated by effector pro-teins of the SPI2-T3SS and Salmonella-induced filaments (SIF) are formed. It is currently un-known if observations regarding the molecular pathogenesis made for STM are applicable to TS serovars SPA and STY. In this work, the intracellular lifestyles of TS were investigated on single cell level. Analyses of intracellular activities of STY and SPA in various host cells showed that STY and SPA deploy SPI2-T3SS to actively manipulate their host cells, but with far lower frequency than STM. A role of SPI2-T3SS for proliferation of STY and SPA in epithelial cells was observed, but not for sur-vival or proliferation in phagocytic host cells. Reduced intracellular activities and pronounced SCV integrity of STY and SPA might contribute to the stealth strategy of STY and SPA, facilitat-ing systemic spread and persistence. Furthermore, by analyses of intracellular transcriptomic architecture during human epithelial cell infection of SPA and STM, different gene expression patterns in key virulence and metabolic pathways were identified. Elevated expression of SPI1 and flagella-chemotaxis genes by intracellular SPA results in cytosolic, flagella-mediated motility and increased invasiveness of SPA. Distinct gene expression patterns of carbon utilization path-ways, flagella-chemotaxis and SPI1 genes might contribute to the invasive and systemic disease developed following SPA infection in humans. Live cell imaging revealed that SPA invades host cells in a cooperative manner with multiple bacteria per invasion site, leading to error-prone macropinocytosis with increased membrane damage of the early SCV. After release into the cytosol, motile bacteria showed reduced autophagosomal capture. The results provide new insights into the virulence profile of STY and SPA by unravelling pre-viously unknown intracellular phenotypes and virulence traits. The established 3D and 2D intes-tinal organoid models offer new tools for analyses of human-restricted pathogens in a more in vivo relevant context.

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