Aviäre pathogene E. coli (APEC) sind extraintestinale Pathogene, die beim Huhn systemische Infektionskrankheiten hervorrufen. Zur Identifizierung Gene, die an der Kolonisierung des Wirtes beteiligt sind, wurde ein Lungen-Infektionsmodell in 5 Wochen alten SPF Hühnern etabliert. In dem Modell wurden 1.800 mittels Signature-tagged-Mutagenese (STM) hergestellten Mutanten des APEC Stamms IMT5155 (O2:K1:H5; ST-Komplex 95) auf ihre Fähigkeit zur Kolonisierung getestet. Die Untersuchung führte zur Identifizierung Gene, einschließlich Adhäsin-, LPS- und Kapsel-bildenden Genen, sowie Genen mit putativer Funktion. Die STM-Analyse erlaubte zudem die Identifizierung eines zuvor nicht charakterisierten putativen Fimbrien-bildenden Adhäsins (Yqi). Das Genprodukt wurde vorläufig als ExPEC Adhäsin I (EA/I) bezeichnet. Eine Deletion des EA/I-Gens führte zu einer Reduzierung der Adhäsionsfähigkeit des Stammes IMT5155 in vitro und in vivo. Eine Komplementierung des EA/I-Gens in trans resultierte in einer Wiederherstellung des Adhäsions¬vermögens in vitro. Das EA/I-Protein (~39 kDa) wurde als Fusionsprotein in vitro exprimiert, und mittels SDS-PAGE und Western Blot nachgewiesen. Durch Überexpression des EA/I-Operons in dem Fimbrien-negativen E. coli-Stamm AAEC189 konnten mittels elektronenmikroskopischer Aufnahmen Fimbrien-bildende Strukturen auf der äußeren Membran dargestellt werden. Das Vorkommen des yqi in den untersuchten extraintestinal pathogenen E. coli (ExPEC), bei gleichzeitigem Fehlen in allen untersuchten intestinal pathogenen E. coli bestätigt die Bezeichnung ExPEC Adhäsin I. Die Prävalenz des EA/I-Gens war am stärksten assoziiert mit Stämmen der B2-Phylogenetische-Gruppe und des ST95-Komplexes des Multi-Lokus-Sequenz-Typisierungs (MLST)-Schemas. Sequenzanalysen ergaben zudem erste Hinweise auf eine positive Selektion des EA/I-Gens innerhalb dieses Komplexes. In der vorliegenden Arbeit gelang somit die Identifizierung und Charakterisierung des neuen ExPEC Adhäsin I. / The extraintestinal pathogen, avian pathogenic E. coli (APEC), known to cause systemic infections in chickens, is responsible for large economic losses in the poultry industry. To identify genes, involved adhesion and colonization, a lung colonization model of infection was established in 5-week old specific-pathogen free (SPF) chickens, and Signature-tagged mutagenesis (STM) was applied to this model by generating and screening a total of 1,800 mutants of an APEC strain IMT5155 (O2:K1:H5; ST complex 95). This led to the identification of new genes of interest, including adhesins, genes involved in capsule and LPS formation, and genes of putative function. Among the many genes identified was one coding for a novel APEC fimbrial adhesin (Yqi) not described for its role in APEC pathogenesis. Its gene product was temporarily designated ExPEC Adhesin I (EA/I). Deletion of the ExPEC adhesin I gene resulted in reduced colonization ability by APEC strain IMT5155 both in vitro and in vivo. Complementation of the adhesin gene restored its ability to colonize epithelial cells in vitro. The ExPEC adhesin I protein (~ 39 kDa) was expressed as a fusion protein in vitro as shown by SDS-PAGE and western blotting. Electron microscopy of an afimbriate strain E. coli AAEC189 over-expressed with the putative EA/I gene cluster revealed short fimbrial like appendages protruding out of the bacterial outer membrane. We observed that the adhesin coding gene yqi is prevalent among extraintestinal pathogenic E. coli (ExPEC) isolates and absent in all of the intestinal pathogenic E. coli strains tested, thereby validating the designation of the adhesin as ExPEC Adhesin I. In addition, prevalence of EA/I was most frequently associated with the E. coli phylogenetic group B2 and ST95 complex of the multi locus sequence typing (MLST) scheme, with evidence of a positive selection within this complex. This is the first report of the newly identified and functionally characterized ExPEC adhesin I.

Dermatophyten sind keratinophile Pilze, d.h. sie besiedeln und infizieren die Haut und ihre Anhangsgebilde (Haare, Nägel) bei Mensch und Tier. Die derzeit häufigsten durch Dermatophyten hervorgerufenen Infektionen sind die Onychomykose, Tinea pedis, Tinea capitis und Tinea corporis. Da Antimykotika nicht bei alle Erregern von Dermatophytosen gleich wirksam sind, sollte im Vordergrund einer Behandlung zunächst die korrekte Erregerdifferenzierung stehen. Konventionell erfolgt diese Differenzierung über morphologische Merkmale wie Form und Farbe der auf dem Nährmedium gewachsenen Pilzkolonie, charakteristische mikromorphologische Elemente (Konidien) und biochemische Eigenschaften. Diese Merkmale werden jedoch oftmals nicht exprimiert. Damit ist in diesen Fällen keine Speziesdiagnose möglich. Eine zuverlässige Diagnostik sollte zudem das natürliche Klassifizierungssystem direkt reflektieren. Die Studien zur molekularen Biodiversität innerhalb der Dermatophyten sollten deshalb zur Klärung evolutionärer, taxonomischer und populationsgenetischer Zusammenhänge bei den verschiedenen Spezies der Gattungen Arthroderma, Trichophyton, Microsporum und Epidermophyten beitragen und helfen, geeignete DNA-Marker für die Anwendung in der medizinischen Diagnostik zu finden und einzusetzen. Dazu wurden verschiedene Methoden und Zielsequenzen genutzt, wie die Sequezierung der internal transcribed spacer (ITS) Region der ribosomalen DNA, das PCR-Fingerprinting, single strand conformation polymorphism (SSCP) und amplified fragment length polymorphism (AFLP)-Analyse. Es wurden weit über 200 Stämme, die bisher ca. 100 verschiedenen Taxa zuzuordnen waren, analysiert. Die molekularen Studien zeigen, dass die phylogenetisch ältesten Dermatophytenspezies geophil sind und sich die wärmeliebenden, zoophilen Arten erst später durch Koevolution mit warmblütigen Tieren entwickelt haben. Die anthropophilen scheinen dagegen erst mit Entstehung des Menschen evolviert und demzufolge am jüngsten zu sein. Damit kann man ihre geringe Biodiversität und ihr verändertes pathogenetisches Verhalten erklären. Es konnte gezeigt werden, dass die molekularen Phylogenie der Spezies besser mit ihrer Ökologie und dem Krankheitsbild als mit morphologischen Eigenschaften übereinstimmt und dass etliche Dermatophytenspezies überklassifiziert sind. Aus diesem Grunde wurde eine neue Systematik vorgeschlagen. Für den Nachweis des häufigsten Erreger, Trichophyton rubrum wurde eine Gensonde entwickelt, die in der medizinischen Diagnostik einsetzbar ist. / Dermatophytes are keratinophilic fungi which colonise and infect skin, hair and nails of man and animals. The most common infections caused by dermatophytes are onychomycosis, tinea pedis, tinea capitis and tinea corporis. Antimycotics may have different spectra of activity even in related dermatophyte species. Therefore a correct species identification is necessary before onset of antifungal therapy. Conventionally, the identification of dermatophytes is performed by the use of morphological features, such as shape and colour of the colony, micromorphological characteristics (conidia) and biochemical properties. However, these characters may not be expressed and then identification down to the species level is frequently impossible. Reliable diagnostics directly reflects the natural system. Studies of biodiversity in dermatophytes should therefore focus on elucidation of the connection of evolution, taxonomy and population genetics of the species of the genera Arthroderma, Trichophyton, Microsporum and Epidermophyten and thus contribute to development of stable DNA markers to be applied in routine diagnostics. Several methods and targets were applied such as sequencing of the internal transcribed spacer region (ITS) of the ribosomal DNA, PCR fingerprinting, single strand conformation polymor phism (SSCP) and amplified fragment length polymorphism (AFLP) analysis. More than 200 strains belonging to about 100 dermatophyte taxa were analysed. Phylogenetically, the molecular data show the oldest dermatophyte species to be geophilic and subsequently co-evolved as zoophilic dermatophytes with warm blooded animals. In contrast, the anthropophilic dermatophytes are much younger as they evolved in association with humans. This hypothesis is supported by their low biodiversity and changing pathogenicity. The molecular data show correspondence between phylogeny of species and their ecology and clinical picture, rather than with morphological features. Many dermatophyte species were shown to be overclassified. A new systematic system was proposed. For the identification of Trichophyton rubrum, the most common dermatophyte species, an oligonucleotide probe was developed which is applicable in medical routine diagnostics.

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