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Showing 11 to 19 of 19 (0.058 seconds)| 11 |
Array hybridization and whole genome sequencing as new typing tools for Legionella pneumophilaPetzold, Markus 14 February 2018 (has links)
To understand transmissible human diseases, disciplines such as epidemiology and the surveillance of affected cases are as essential as the knowledge about the pathogenesis and the course of a disease. Epidemiologists categorize and estimate factors for public health risks by taking metadata into account including geographic aspects, health and social states to study a disease transmission and prevent further cases. In addition, a focus on the causative agents itself is necessary in order to understand their ecology and hence their virulence traits. The causative agents for a severe pneumonia named Legionnaires’ disease (LD) are bacteria of the genus Legionella. The putative sources of LD infection are any aerosol-generating natural or man-made fresh water systems. Due to this ubiquitous distribution of legionellae, it is difficult to find the source of infection. Therefore, it is necessary to isolate the bacterium from the suffering patients to further characterize it in the laboratory and to compare the clinical isolates with isolates obtained from probable environmental sources.
The predominant species isolated from LD patients is Legionella pneumophila serogroup (Sg) 1. Intensive genotyping of L. pneumophila Sg1 isolates by using the current gold standard method, the sequence-based typing scheme (SBT), revealed limitations in the discrimination of several sequence types (ST) which could not be compensated for by additional phenotypic typing scheme. In practical terms, this means that several clones or STs are disproportional frequently found in both, patients and water systems, and cannot be distinguished by current methods. Therefore, a distorted picture of endemic and globally-spread clones is generated and current typing methods cannot add substantial information during the identification of the infectious source. The aim of this thesis is to develop and implement new typing methods for L. pneumophila isolates with a higher resolution than the gold standard methods.
A DNA-DNA hybridization based microarray was designed and equipped with probes that target specifically L. pneumophila virulence factors and genes that are involved in the biosynthesis of lipopolysaccharide structures. Legionellae can be subgrouped on the basis of their lipopolysaccharide structures. Here, the usually phenotypic characterization of L. pneumophila Sg1 is successfully transmitted to a DNA-based genotypic method. Furthermore, the detailed validation of the DNA-microarray revealed a higher discriminatory power in comparison to the gold standard methods. It enables previously indistinguishable clones to be subdivided, providing valuable information about probable sources of infection.
The second new tool for typing of L. pneumophila is based on the core genome of the bacteria. An extended SBT-scheme was extracted from the core genome and accordingly named core genome multilocus sequence typing (cgMLST). This genome wide gene-by-gene typing approach allows a high genomic resolution of L. pneumophila isolates by retaining epidemiological concordance. A major advantage of this genome-based method is the detection of large recombination events within the analysed genomes, which is, so far, reserved for whole genome sequencing. The population structure of legionellae is largely driven by recombination and horizontal gene transfer rather than by spontaneous mutations. Therefore, the detection of recombination events is essential for typing of L. pneumophila isolates. In addition, the cgMLST-scheme assigns a core genome sequence type to the analysed isolate and allows backwards compatibility with the current SBT-scheme.
Both methods proved to be fast, reliable and robust typing methods through their application during outbreak investigations. Furthermore, both systems are particularly suited as routine molecular typing tools for the surveillance of single cases. The raw data are verified and translated into uniform portable codes, which enables the easy transfer and comparison of results. The standardized and portable quality of the results of both methods enables the establishment of a curated global database. This qualifies both methods as potential new gold standard methods for the genotyping of L. pneumophila isolates.
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Entwicklung eines Lysotypiesystems für Salmonella Infantis und dessen Anwendung für epidemiologische ZweckeMiller, Tatjana 16 June 2009 (has links)
Salmonella (S.) Infantis-Infektionen des Menschen, oft durch Lebensmittel übertragen, sind weltweit von wachsender Bedeutung. Daher war das Ziel dieser Arbeit ein Lysotypiesystem zur Charakterisierung von S. Infantis-Stämmen zu entwickeln. 154 Bakteriophagen wurden zwecks Evaluierung ihrer diskriminatorischen Fähigkeit für S. Infantis-Stämme getestet. Das etablierte Lysotypiesystem umfasst letztlich 17 Typisierphagen. Insgesamt wurden 1008 S. Infantis-Stämme in dieser Arbeit untersucht, die aus Ausbrüchen und sporadischen Fällen von Gastroenteritiden des Menschen, von Tieren, aus Lebensmitteln, Futtermitteln und durch Umgebungs- untersuchungen von 1973 bis 2009 isoliert wurden. Von den 1008 untersuchten S. Infantis-Stämmen waren 985 Isolate durch das etablierte Lysotypiesystem typisierbar und konnten in 61 Lysotypen (LT) unterteilt werden. 23 Stämme konnten durch die Lysotypie nicht charakterisiert werden. Unter den 61 Lysotypen dominierten vor allem die Lysotypen LT 29 (30 %), LT 1 (21 %), LT 11 (7 %) sowie LT 9 (7 %), die sowohl beim Menschen als auch in Lebensmitteln und bei Tieren vorkamen, und wahrscheinlich als epidemisch relevante Stämme anzusehen sind. Bemerkenswert ist auch der Befund, dass Stämme des LT 23 in Deutschland nur in den 70er Jahren beim Mensch gefunden wurden, was für einen Erregerwandel spricht. Zur molekularen Subdifferenzierung wurden 325 S. Infantis-Isolate verschiedener Herkunft ausgewählt und durch Lysotypie und XbaI-Makrorestriktionsanalyse untersucht, wobei 31 Lyso- und 58 XbaI-Typen identifiziert wurden. Die Analyse von Stämmen (n = 89), die zu mehreren Ausbrüchen gehörten, zeigen innerhalb eines Geschehens einen einheitlichen Lyso- bzw. XbaI-Typ, wie z. B. die Stämme der Ausbrüche in Dobel (LT 29/XbaI 27), in Lüneburg (LT 8/XbaI 43a) und in Stolberg (LT 1/XbaI 34). Es gab darüber hinaus auch sporadische Isolate vom Mensch und von verschiedenen Tierarten (n = 150) mit Lyso-/XbaI-Typ-Kombinationen, die bei verschiedenen Ausbruchsstämmen gefunden wurden. Das könnte auf eine Verbreitung und lange Persistenz dieser Klone hindeuten. Andere sporadische Isolate (n = 86) hingegen wiesen verschiedene Lyso- und XbaI-Typ-Kombinationen auf. Diese Ergebnisse unterstreichen, dass durch die komplexe Typisierung eine bessere Diskriminierung von S. Infantis-Stämmen möglich wird und dadurch auch eine eindeutigere Erkennung von Ausbrüchen. Bei 50 untersuchten Ausbrüchen (40 Lebensmittelvergiftungen und 10 Hospitalinfektionen, insgesamt 187 Stämme) wurden 12 Lysotypen nachgewiesen. Bei mehreren dieser Ausbrüche wurde der Klon LT 29/XbaI 27 identifiziert, der vermehrt bei Masthähnchen vorkommt. Besonders bemerkenswert ist das Auftreten von S. Infantis als nosokomialer Erreger von Hospitalausbrüchen in deutschen Kliniken. Beispielsweise traten in einer Klinik in Baden-Württemberg seit 2002 immer wieder S. Infantis-Stämme des LT 29/XbaI 27 auf. Eine Lebensmittelvergiftung mit 188 Erkrankten in zwei Krankenhäusern wurde im Jahr 2004 in Bayern durch Backwaren verursacht. Mittels Lysotypie und PFGE konnten alle Stämme von Menschen und Lebensmitteln als LT 53/XbaI 6 charakterisiert werden. Die überwiegende Anzahl der S. Infantis-Infektionen sind lebensmittelbedingt. Bei zwei Ausbrüchen in Nordrhein-Westfalen in den Jahren 2007 und 2008, die durch Schweinebraten und Geflügeldöner verursacht wurden, sind die S. Infantis-Klone LT 1/XbaI 34a und LT 1/XbaI 34 identifiziert worden. Der Typ LT 1/XbaI 34 wurde auch bei Schweinen und bei Masthähnchen nachgewiesen. Die komplexe Typisierung beweist, dass beide Tierspezies als Infektionsquellen für S. Infantis dienen. Eine überregionale Häufung von S. Infantis-Meldungen aus Thüringen, Niedersachsen und Nordrhein-Westfalen fielen im Oktober 2007 auf, wobei alle S. Infantis-Isolate bezüglich des Lyso-/XbaI-Typs (LT 29/XbaI 27a) identisch waren. Somit lassen sich durch kontinuierliche komplexe Typisierung von S. Infantis-Isolaten auch diffuse Ausbrüche erfassen. Der Serovar S. Infantis ist in Geflügelbeständen weit verbreitet. Isolate aus Masthähnchen, die aus Deutschland, Ungarn und Island stammten, wurden typisiert und in 24 Lysotypen eingeordnet. In Deutschland dominierten bei Masthähnchen Stämme mit folgenden Typisiermustern, LT 4/XbaI 4, LT 29/XbaI 5 und LT 29/XbaI 27. Die Stämme mit der Kombination LT 29/XbaI 5 stammten ursprünglich aus Ungarn. Im Gegensatz dazu wurde bei isländischen Isolaten aus Masthähnchen der bisher in Deutschland und Ungarn nicht vorkommende Lysotyp 61 nachgewiesen. Die Lysotypie weist sowohl darauf hin, dass S. Infantis-Stämme zwischen verschiedenen Ländern zirkulieren als auch darauf, dass es länderspezifische epidemiologische Prozesse gibt. Die Antibiotikaresistenz-Testung gegen 17 Antibiotika ergab, dass 68 % der S. Infantis-Stämme sensibel oder einfachresistent und nur 21 % mehrfachresistent sind. Besorgniserregend war, dass zum ersten Mal vier Isolate des Serovars S. Infantis gefunden wurden, die über eine Extended-Spectrum Beta-Lactamase-vermittelte Resistenz gegen Cephalosporine verfügten, was durch PCR und Sequenzierung bestätigt wurde. Diese mehrfachresistenten Stämme mit den ESBL-Typen CTX-M-1 bzw. TEM-52 gehören zu den häufig vorkommenden Lysotypen LT 1 und LT 29, die auch bei Masthähnchen und Mastschweinen verbreitet sind. Die ESBL-Resistenz bei S. Infantis in Deutschland sollte weiter beobachtet werden. Der routinemäßige Einsatz des entwickelten Lysotypieschemas für den S. Infantis-Serovar wird dazu beitragen, die epidemiologische Analyse zu verbessern.
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Die subklinische Staphylococcus aureus-Mastitis - Sanierung eines hessischen Milcherzeugerbetriebes und epidemiologische Untersuchungen mittels Staphylokokken-Protein A (spa)-TypisierungSauerwald, Claudia 18 November 2013 (has links) (PDF)
In der vorliegenden Studie wurde die Sanierung einer durch S. aureus verursachten Eutergesundheitsstörung in einem hessischen Milchviehbestand mittels klassischer Sanierungsmaßnahmen über einen Zeitraum von 18 Monaten begleitet.
Durch konsequente Einhaltung der Sanierungsmaßnahmen nach dem Fünf-Punkte-Plan und die räumliche Trennung der Herde in eine S. aureus-positive und -negative Gruppe sank die S. aureus-Prävalenz im Betrieb innerhalb von 15 Monaten von 30% auf <1%. Nach 18 Monaten waren erstmalig keine Neuinfektionen mehr mit S. aureus zu verzeichnen.
Zusätzlich zu den im Abstand von drei Monaten durchgeführten Viertelanfangsgemelk (VAG)- Gesamtbestandsuntersuchungen wurden Umweltproben bakteriologisch auf das Vorhandensein von S. aureus untersucht. Diese Untersuchungen verliefen ausschließlich mit negativem Ergebnis.
Die im Untersuchungszeitraum asservierten 218 S. aureus-Isolate aus diesem Betrieb wurden genotypisch mittels PCR untersucht. Thermonuklease-Gen, Protein A-Gen (IgG-bindende Region) und Polymorphismen bei Protein A-Gen (Xr-Region) sowie Koagulase-Gen ermöglichten die Unterscheidung in sechs Typen.
Zusätzlich wurden 80 dieser Isolate mittels Pulsfeldgelelektrophorese (Pfge, Gold Standard) typisiert. Es konnten zwei Pfge-Typen gefunden werden: Pfge-Typ I mit insgesamt 10 Subtypen (bei 78 Isolaten) und Pfge-Typ II (bei zwei Isolaten). Der Pfge-Typ II wurde ausschließlich bei einem Zukaufstier nachgewiesen, das vor der Einstallung in diesen Betrieb nicht zytobakteriologisch untersucht worden war.
Die 12 unterschiedlichen Pfge-Typen bzw. -Subtypen wurden zusätzlich mittels Staphylokokken-Protein A- (spa)-Typisierung untersucht. Dabei zeigte sich, dass alle Subtypen des Pfge-Typs I dem spa-Typ t2067 zugeordnet werden konnten und der Pfge-Typ II dem spa-Typ t2112 entsprach.
92 weitere bovine S. aureus-Mastitisisolate wurden möglichst randomisiert über das Landesgebiet Hessens entnommen und mittels dieser Typisierungsmethode untersucht. Die Isolate stammten ebenfalls aus S. aureus-Problembetrieben und wurden aus VAG von (sub-) klinischen Mastitiden in Reinkultur isoliert. Insgesamt konnten 28 spa-Typen unterschieden werden. Durch den Algorithmus BURP wurden 57 dieser Isolate dem Clonal Complex CC543 zugeordnet und waren demnach genetisch eng miteinander verwandt. Der in dem Sanierungsbetrieb vorherrschende spa-Typ t2067 war dem CC543 nicht zuzuordnen.
Die Anwendung der spa-Typisierung in der Routinediagnostik und damit die Möglichkeit der laborübergreifenden, möglichst zentralisierten Datendokumentation der Ergebnisse könnten zukünftig die Identifizierung besonders häufig vorkommender und damit hochkontagiöser S. aureus-Stämme ermöglichen.
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Kindliche Fußmorphologie - Ein Typisierungsmodell zur Erfassung der dreidimensionalen Fußform im KindesalterMauch, Marlene 13 June 2007 (has links)
Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Erfassung kindlicher Fußformtypen anhand ihrer morphologischen Struktur. Vor dem Hintergrund der beträchtlichen Variabilität kindlicher Füße liegt das Erkenntnisinteresse insbesondere in der Erarbeitung eines Typisierungsansatzes, mit dem die kindliche Fußvielfalt in einem geordneten und vereinfachenden System gefasst werden kann. Ziel ist es, daraus ableitend, Informationen über die Entwicklung der kindlichen Fußform sowie über Verhältnisse des Fußwachstums bereitzustellen (klinisch-orthopädisch orientierte Typologie). Neben dem Alter der Kinder, werden das Geschlecht und der Body Mass Index (BMI) als weitere Einflussfaktoren mitberücksichtigt. Im Weiteren wird dieser Typisierungsansatz im Hinblick auf eine für den Schuhbau umsetzbare Typologie modifiziert (schuhspezifischen Typologie). Zur Konstruktion der Typen dienen clusteranalytische Verfahren. Als Resultat der differenzierten – klinisch-orthopädisch orientierten – Typenbildung können fünf verschiedene Fußtypen identifiziert werden: flacher, schlanker, kräftiger, kurzer und langer Fußtyp. Hinsichtlich des Vorkommens der fünf Typen zeigen sich signifikante Zusammenhänge bezüglich des Alters, Geschlechts und BMI. Im Rahmen der schuhspezifischen Typologie können drei Typen, auf der Grundlage von fünf für den Schuhbau relevanten Merkmalen (Ballenlänge, -winkel, -breite, Spannhöhe und Fersenbreite) generiert werden. Die Betrachtung der drei Typen über alle Schuhgrößen zeigt – analog zur Altersverteilung der differenzierten Typologie – eine größenabhängige Verteilung im Sinne eines Proportionswandels der kindlichen Fußdimensionen. Um den alters- bzw. schuhgrößenspezifischen Proportionen der kindlichen Fußform gerecht zu werden, wird eine stratifizierte Analyse in drei Schuhgrößenblöcken angeschlossen. Im Ergebnis führt dies zu einer drei (Schuhgrößenblöcke) x drei (Typen)-Clusterlösung. Durch diese neun verschiedenen Typen wird die große Variabilität der Fußmaße auf der einen Seite sowie das Wachstum des Kinderfußes – im Sinne des Proportionswandels – auf der anderen Seite, als Grundlage für ein neues Kinderschuh-System berücksichtigt. Dadurch hebt sich das neue System deutlich von bisherigen Konzepten ab, indem die Gestaltunterschiede des Fußes im Sinne eines (mehrdimensionalen) Typisierungsmodells umfassender erfasst werden können. / The object of the present study is to distinguish foot shape types in children based on their morphology. Because of the great amount of variability of children’s feet, a new approach of typifying has been developed to capture the variability of the feet in a structured and simplified model. The aim of this is to gain information about the development of children’s foot shape and the change in proportions throughout childhood (clinical-orthopaedic oriented typology). In addition to the age of the children, gender and Body Mass Index (BMI) are considered. Subsequently, this approach is modified to a typology which is practical for shoe construction (shoe specific typology). Foot types are generated using cluster analysis techniques. As a result of the clinical-orthopaedic oriented typology, five different foot types could be identified: flat, slender, robust, short and long. There are statistically significant differences in the prevalence of the five foot types regarding age, gender and BMI of the children. In the context of the shoe specific typology, three foot types could be identified which are based on five relevant foot measures used in shoe construction (ball-of-foot length, angle, and width, dorsal arch height, heel width). Foot dimensions change their proportions throughout the course of the different shoe sizes as children's feet grow - analogous to the age-related changes of the clinical-orthopaedic oriented typology. Therefore, a stratified analysis for each of the three different foot size sectors will be done to allow for the age and size related change of proportions. Based on the results of this analysis, a three (shoe size sectors) by three (types) cluster solution was generated. These nine foot types are the basis for a new approach for constructing children’s shoes, which allows for the great variability of the foot measures on the one hand, as well as the change of proportions throughout childhood on the other. Thus, this new approach contrasts with previous approaches by gathering the differences in foot shape in terms of a (multidimensional) typing model in a comprehensive way.
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Die subklinische Staphylococcus aureus-Mastitis - Sanierung eines hessischen Milcherzeugerbetriebes und epidemiologische Untersuchungen mittels Staphylokokken-Protein A (spa)-TypisierungSauerwald, Claudia 08 October 2013 (has links)
In der vorliegenden Studie wurde die Sanierung einer durch S. aureus verursachten Eutergesundheitsstörung in einem hessischen Milchviehbestand mittels klassischer Sanierungsmaßnahmen über einen Zeitraum von 18 Monaten begleitet.
Durch konsequente Einhaltung der Sanierungsmaßnahmen nach dem Fünf-Punkte-Plan und die räumliche Trennung der Herde in eine S. aureus-positive und -negative Gruppe sank die S. aureus-Prävalenz im Betrieb innerhalb von 15 Monaten von 30% auf <1%. Nach 18 Monaten waren erstmalig keine Neuinfektionen mehr mit S. aureus zu verzeichnen.
Zusätzlich zu den im Abstand von drei Monaten durchgeführten Viertelanfangsgemelk (VAG)- Gesamtbestandsuntersuchungen wurden Umweltproben bakteriologisch auf das Vorhandensein von S. aureus untersucht. Diese Untersuchungen verliefen ausschließlich mit negativem Ergebnis.
Die im Untersuchungszeitraum asservierten 218 S. aureus-Isolate aus diesem Betrieb wurden genotypisch mittels PCR untersucht. Thermonuklease-Gen, Protein A-Gen (IgG-bindende Region) und Polymorphismen bei Protein A-Gen (Xr-Region) sowie Koagulase-Gen ermöglichten die Unterscheidung in sechs Typen.
Zusätzlich wurden 80 dieser Isolate mittels Pulsfeldgelelektrophorese (Pfge, Gold Standard) typisiert. Es konnten zwei Pfge-Typen gefunden werden: Pfge-Typ I mit insgesamt 10 Subtypen (bei 78 Isolaten) und Pfge-Typ II (bei zwei Isolaten). Der Pfge-Typ II wurde ausschließlich bei einem Zukaufstier nachgewiesen, das vor der Einstallung in diesen Betrieb nicht zytobakteriologisch untersucht worden war.
Die 12 unterschiedlichen Pfge-Typen bzw. -Subtypen wurden zusätzlich mittels Staphylokokken-Protein A- (spa)-Typisierung untersucht. Dabei zeigte sich, dass alle Subtypen des Pfge-Typs I dem spa-Typ t2067 zugeordnet werden konnten und der Pfge-Typ II dem spa-Typ t2112 entsprach.
92 weitere bovine S. aureus-Mastitisisolate wurden möglichst randomisiert über das Landesgebiet Hessens entnommen und mittels dieser Typisierungsmethode untersucht. Die Isolate stammten ebenfalls aus S. aureus-Problembetrieben und wurden aus VAG von (sub-) klinischen Mastitiden in Reinkultur isoliert. Insgesamt konnten 28 spa-Typen unterschieden werden. Durch den Algorithmus BURP wurden 57 dieser Isolate dem Clonal Complex CC543 zugeordnet und waren demnach genetisch eng miteinander verwandt. Der in dem Sanierungsbetrieb vorherrschende spa-Typ t2067 war dem CC543 nicht zuzuordnen.
Die Anwendung der spa-Typisierung in der Routinediagnostik und damit die Möglichkeit der laborübergreifenden, möglichst zentralisierten Datendokumentation der Ergebnisse könnten zukünftig die Identifizierung besonders häufig vorkommender und damit hochkontagiöser S. aureus-Stämme ermöglichen.
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Genomische Analyse und Charakterisierung von Streptomyces silvae-Stämmen aus BodenisolatenHartmann, Daniela 14 November 2024 (has links)
Die Untersuchung der antimikrobiellen Fähigkeiten von Bodenisolaten ist von großer Bedeutung, um neue antibiotische Substanzen zu entdecken. Im Rahmen eines mikrobiologischen Praktikums wurden von Studierenden Bodenproben gesammelt und daraus 32 Streptomyces-Isolate gewonnen. Diese Isolate wurden auf ihre antimikrobiellen Leistungen untersucht und taxonomisch eingeordnet.
Mittels Multi-Locus-Sequenz-Typisierung (MLST) wurden die 32 Bodenisolate der Gattung Streptomyces zugeordnet. Es gelang, alle Isolate erfolgreich dieser Gattung zuzuordnen. Allerdings konnte nicht für jedes Isolat eine eindeutige Spezieszugehörigkeit durch MLST festgestellt werden.
Der Fokus lag insbesondere auf der detaillierten Analyse und Charakterisierung der Bodenisolate #4I1 und #12I2. Mittels Baumrekonstruktionen, basierend auf 16S-rRNA, MLST- und Gesamtgenomanalysen, wurden diese Stämme der Spezies Streptomyces silvae For3T zugeordnet. Das Genom des endophytischen Streptomyces sp. M3, welches aus der NCBI-Datenbank entnommen wurde, konnte ebenfalls dieser Spezies zugeordnet werden.
Weiterhin wurde eine vergleichende Genomanalyse durchgeführt, um die genetische Struktur und die metabolischen Eigenschaften der S. silvae-Stämme zu erforschen. Diese umfassenden genetischen Untersuchungen trugen erheblich zum Verständnis der innerartlichen Variabilität und der adaptiven Merkmale der untersuchten Streptomyces-Stämme bei. Die physiologischen Profile der S. silvae-Stämme wurden mittels verschiedener Tests auf ihre antimikrobiellen Eigenschaften und ihre Anpassungsfähigkeit an verschiedene Umweltbedingungen untersucht.
Besondere Aufmerksamkeit wurde dem Stamm S. silvae #4I1 gewidmet. Dieser wurde ausführlichen physiologischen Tests unterzogen, um eine präzise taxonomische Beschreibung als Repräsentant seiner Spezies zu ermöglichen.
Die Ergebnisse der Studie zeigten, dass die S. silvae-Stämme ein breites Spektrum antimikrobieller Aktivitäten aufweisen. Die Ergebnisse der vergleichenden Genomanalyse verdeutlichten eine enge evolutionäre Verwandtschaft zwischen den S. silvae-Stämmen und offenbarten das Potenzial dieser Stämme zur Produktion von Sekundärmetaboliten, die zur Bekämpfung von pathogenen Mikroorganismen beitragen könnten.:Inhaltsverzeichnis___________________________________________________ I
Abkürzungsverzeichnis______________________________________________ VI
Zusammenfassung________________________________________________ VIII
Summary_________________________________________________________ X
Einleitung________________________________________________________ 1
Antibiotika________________________________________________________ 1
Innovative Lösungen zur Bekämpfung von Antibiotikaresistenzen_____________ 3
Identifizierung von Antibiotikaklassen mittels Ganzzell-Biosensoren____________ 4
Gattung Streptomyces______________________________________________ 6
1.4.1 Merkmale und Lebensweise von Streptomyces spp.___________________ 8
1.4.2 Genomstruktur von Streptomyces: Charakteristika und Besonderheiten___ 13
1.4.3 Genomische Organisation der Gene für Sekundärmetaboliten in Streptomyces spp. ____ 15
Zielstellung______________________________________________________ 17
2 Material und Methoden___________________________________________ 18
Verwendete Laborgeräte____________________________________________ 18
Materialien______________________________________________________ 19
2.2.1 Verbrauchsmaterialien_________________________________________ 19
2.2.2 Chemikalien_________________________________________________ 19
2.2.3 Medien_____________________________________________________ 21
2.2.4 Verwendete Bakterienstämme und Oligonukleotide___________________ 29
Physiogische Methoden____________________________________________ 31
2.3.1 Isolierung und Herstellung der Sporensuspensionen von Streptomyces spp. aus Bodenproben 31
2.3.2 Kultivierung der Streptomyces-Stämme____________________________ 32
2.3.3 Kultivierung der Biosensoren und Testorganismen___________________ 33
Methodische Herangehensweisen zur Evaluierung der antimikrobiellen Aktivitäten von Streptomyces spp. 34
2.4.1 Evaluierung des Hemmpotenzials von Streptomyces-Stämmen gegenüber ausgewählten Testorganismen 34
2.4.2 Biosensor-basierte Identifikation antibiotischer Substanzklassen_________ 36 Vergleichende Morphologie der S. silvae-Stämme 37
Physiologische Charakterisierung von S. silvae #4I1______________________ 37
2.6.1 Morphologie und Bildung melanoider Pigmente______________________ 37
2.6.2 Bestimmung der Nutzung verschiedener Kohlenstoffquellen sowie der Natriumchloridtoleranz und Lysozymresistenz_ 37
2.6.3 Evaluierung der pH-Präferenzen_________________________________ 38
2.6.4 Bestimmung der Hämolyseaktivität________________________________ 39
2.6.5 Bestimmung des Temperaturoptimums_____________________________ 39
2.6.6 Analyse der Mikromorphologie mittels Elektronenmikroskopie___________ 39
Molekularbiologische und genetische Methoden__ 40
2.7.1 Isolation genomischer DNA aus Bodenisolaten______________________ 40
2.7.2 Messung der Konzentration genomischer DNA______________________ 40
2.7.3 Gesamt-Genom-Sequenzierung__________________________________ 40
2.7.4 MLST (Multi-Locus-Sequenz-Typisierung)__________________________ 41
2.7.4.1 PCR (Polymerasekettenreaktion)_______________________________ 41
2.7.4.2 Gelektrophorese____________________________________________ 43
2.7.4.3 Extraktion und Aufreinigung der PCR-Produkte____________________ 43
2.7.4.4 Sequenzierung der PCR-Produkte______________________________ 43
Bioinformatische Methoden__________________________________________ 44
2.8.1 Anwendung der MLST-Methode bei den Bodenisolaten________________ 44
2.8.2 Bioinformatische Methoden zur vergleichenden Genomik der vier S. silvae-Stämme ___ 45
2.8.3 Bioinformatische Strategien zum Genomassembling__________________ 46
2.8.3.1 Optimierung der Sequenzdaten aus der Gesamtgenomsequenzierung__ 47
2.8.3.2 de-novo-Genomassembling___________________________________ 48
2.8.3.3 Mapping__________________________________________________ 48
2.8.3.4 Extraktion der Genomsequenz_________________________________ 50
2.8.3.5 Auswahl der Referenzsequenzen für die Contig-Verschmelzung (Scaffolding) _ 50
2.8.3.6 Genomrekonstruktion durch Scaffolding__________________________ 51
2.8.4 Bioinformatische Ansätze zur Ermittlung genomischer Kennziffern________ 52
2.8.4.1 Berechnung des ANI-Wertes___________________________________ 53
2.8.4.2 Berechnung des genomischen GC (Guanin-Cytosin)- und AT (Adenin-Thymin)-Gehaltes 53
2.8.4.3 Berechnung des GC-Versatzes_________________________________ 54
2.8.5 16S-rRNA-Analyse____________________________________________ 55
2.8.5.1 16S-rRNA-Sequenzextraktion__________________________________ 55
2.8.5.2 16S-rRNA-Prozessierung und Alignment__________________________ 56
2.8.5.3 Generierung des 16S-rRNA-Baums_____________________________ 57
2.8.6 AutoMLST_______________________________________________________ 59
2.8.7 Gesamtgenom-basierte Konstruktion eines phylogenetischen Baumes____ 60
2.8.8 Genomische Charakterisierung und Identifizierung relevanter Gencluster in den Genomen von S.silvae__ 61
2.8.8.1 Genannotation___________________________________________________ 61
2.8.8.2 Identifikation von BGCs_______________________________________ 62
2.8.8.3 Identifikation von Antibiotikaresistenzgenen_______________________ 63
2.8.9 Visualisierung____________________________________________________ 63
2.8.9.1 Erstellung zirkulärer Genomkarten______________________________ 64
2.8.9.2 MAUVE-Alignement__________________________________________ 64
3 Ergebnisse_____________________________________________________ 66 Systematische Taxonomie von Streptomyces-Bodenisolaten mittels MLST__ 66
Vielfalt und Spezifität von Streptomyces-Isolaten: Inhibitorische Kapazitäten und biosensorische Charakterisierungen_ 69
3.2.1 Bestimmung der inhibitorischen Kapazität von Streptomyces-Isolaten gegenüber ausgewählten Testorganismen__70
3.2.2 Systematische Evaluierung der biosensorischen Profile von 36 Streptomyces-Stämmen _ 73
Komparative Genomanalyse von S. silvae______ 78
3.3.1 Optimierung der Genomassemblierung der Streptomyces-Isolate #12I2 und #4I1 ______ 79
3.3.2 Phylogenetische Einordnung von S. silvae-Stämmen mittels 16S-rRNA-Analyse und MLST 81
3.3.3 GBDP-gestützte Analyse zur Aufklärung der Phylogenie von S. silvae-Stämmen_______ 82
3.3.4 Komparative Genomkartografie zur Visualisierung der genetischen Diversität in der S. silvae-Klade_ 84
3.3.5 Identifikation homologer Genombereiche___________________________ 88
3.3.6 Vergleichende Analyse der BGCs für Sekundärmetabolite in den vier S. silvae-Genomen 91
3.3.7 Komparative Analyse der Antibiotikaresistenz-assoziierten Gentypen in den S. silvae-Stämmen__ 95
Vergleichende physiologische Untersuchungen von S. silvae-Stämmen________ 99
3.4.1 Differenzierte Analyse antimikrobieller Aktivitäten von S. silvae-Stämmen in Abhängigkeit vom Nährmedium__ 99
3.4.2 Klassifikation der antimikrobiellen Sekundärmetaboliten von S. silvae-Stämmen unter Einsatz lumineszierender Biosensoren_101
3.4.3 Vergleichende Analyse der Makromorphologie von S. silvae-Stämmen auf diversen Nährmedien_ 103
Physiologische Charakterisierung von S. silvae #4I1_____________________ 106
3.5.1 REM-basierte Untersuchung der Mikromorphologie von S. silvae #4I1___ 107
3.5.2 Morphologische Analyse und Melanoidpigmentsynthese von S. silvae #4I1 auf ISP-Medien__ 108
3.5.3 Analyse des Verwertungsspektrums von Kohlenstoffquellen durch S. silvae #4I1 _____ 110
3.5.4 Bestimmung der Salztoleranz von S. silvae #4I1_____________________ 112
3.5.5 Einfluss des pH-Wertes auf das Wachstum von S. silvae #4I1__________ 113
3.5.6 Bestimmung der Lysozymresistenz bei S. silvae #4I1_________________ 114
3.5.7 Untersuchung der hämolytischen Aktivität von S. silvae #4I1___________ 116
3.5.8 Bestimmung der Temperaturpräferenz von S. silvae #4I1______________ 117
4 Diskussion____________________________________________________ 118
Genetische und Phänotypische Diversität der Streptomyces-Isolate__________ 119
4.1.1 MLST-basierte Einordnung und genetische Diversität der Streptomyces-Isolate _______ 119
4.1.2 Kultivierbarkeit der Streptomyces-Isolate__________________________ 119
4.1.3 Hemmeffekte von Streptomyces-Isolaten__________________________ 120
4.1.4 Biosensorische Profile und antimikrobielle Fähigkeiten von Streptomyces-Bodensolaten 123
Fokussierte Untersuchungen der S. silvae-Stämme_______ 125
4.2.1 Signifikanz der 16S-rRNA-Sequenzidentität in S. silvae_______________ 125
4.2.2 Etablierung von S. silvae als monophyletischen Gruppierung__________ 126
4.2.3 Sekundärmetabolismus und der Einfluss variabler Kulturbedingungen auf die antimikrobielle Aktivität und Biosensor-Induktion der S. silvae-Stämme__130
5 Ausblick______________________________________________________ 139
Literaturverzeichnis_______________________________________________ 142
Anhang________________________________________________________ 173
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Phylogeography, population structure and distribution of genetic variation across the Leishmania donovani species complex with emphasis on the Indian subcontinentStark, Olivia 10 March 2017 (has links)
Erreger des Leishmania donovani Komplexes (LDC) verursachen viszerale Leishmaniose (VL), eine der häufigsten durch Sandmücken übertragenen Infektionskrankheiten beim Menschen. Die vorliegende von der EU geförderte Dissertation untersucht die weltweite Populationsstruktur des LDC mit besonderem Schwerpunkt auf dem Indischen Subkontinent (ISC), wo das gehäufte Auftreten von Therapieversagen ein Problem für die geplante Eliminierung von VL darstellt. Zwei hoch diskriminierende molekulare Typisierungsverfahren wurden angewendet. 845 LDC-Isolate wurden mittels Multi-Lokus-Mikrosatelliten-Typisierung (MLMT) charakterisiert. Die Parasiten wurden in Gebieten mit endemischer VL aus unterschiedlichen Wirten isoliert und repräsentieren verschiedene klinische Formen der Leishmaniose. Eine 125 Parasiten umfassende Teilprobe wurde vollständig sequenziert und in einem next-generation Multi-Lokus-Sequenz-Ansatz (ng-MLSA) typisiert, welcher auf der Analyse von genomweiten Single-Nukleotid-Polymorphismen (SNP) beruht. Sowohl die MLMT- als auch die SNP-Daten wurden mit den gleichen populationsgenetischen Methoden ausgewertet. Der ng-MLSA Ansatz bestätigte weitgehend die Populationsstrukturen des mit dem MLMT analysierten größeren Datensatzes, die genetische Struktur korrelierte mit der geographischen Herkunft der Isolate. Die Unempfänglichkeit der Parasiten gegenüber Antimon- oder Miltefosin sowie die in vitro gemessene Resistenz der Isolate vom ISC konnten nicht auf einen spezifischen Genotyp zurückgeführt oder mit einem spezifischen genetischen Merkmal verknüpft werden. Die Gesamtgenomsequenzierung konnte bisher keine Mutationen im Parasitengenom nachweisen, die in Zusammenhang mit der Antimon- und Miltefosin-Unempfindlichkeit bzw. dem Therapieversagen gebracht werden könnten. Analysen basierend auf ausgewählten Sequenzen deuten auf eine variable chromosomale Ploidie und eine erhöhte Kopienzahl einiger Gene hin, die zur Entstehung von Arzneimittelresistenzen beitragen könnten. / Parasites of the Leishmania donovani species complex (LDC) cause most cases of visceral leishmaniasis (VL), one of the most fatal vector-borne parasitic human diseases. As part of an EU funded project, this dissertation has investigated the worldwide genetic population structure of parasites of the LDC, with special focus on the Indian subcontinent (ISC) where unresponsiveness to anti-leishmanial drugs has recently become an urgent problem for the containment of VL. Two types of highly discriminatory approaches have been used. Multi-locus microsatellite typing (MLMT) has been applied to 845 LDC isolates from numerous Old and New World foci of VL, from different clinical forms of the disease and from various hosts. A subset of 125 fully sequenced isolates, reflecting the worldwide distribution of the LDC, was analysed using a next-generation multi-locus sequence approach (ng-MLSA) including single nucleotide polymorphisms (SNP). Both microsatellite and SNP data sets were analysed using, in general, the same population genetic tools. The ng-MLSA approach has, in general, corroborated the population structures obtained with MLMT for the larger data set. With the exception of non MON-1 parasites, the genetic structure revealed was largely associated with the geographic origin of the isolates, but not with the clinical presentation, host specificity and the immune status of the host or year of parasite isolation. Unresponsiveness to antimony or miltefosine treatment as well as the respective resistances measured in vitro could not be linked to a specific genotype or genetic trait. Wg sequencing also failed, so far, to identify mutations, which could be related to the unresponsiveness of LDC isolates from the ISC to antimony and miltefosine therapy. Analyses of selected targets have revealed extensive variation in chromosomal ploidy in all wg sequenced isolates under study and copy number variations for some genes possibly involved in drug resistance.
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Supply Chain Event Management – Bedarf, Systemarchitektur und Nutzen aus Perspektive fokaler Unternehmen der ModeindustrieTröger, Ralph 10 November 2014 (has links) (PDF)
Supply Chain Event Management (SCEM) bezeichnet eine Teildisziplin des Supply Chain Management und ist für Unternehmen ein Ansatzpunkt, durch frühzeitige Reaktion auf kritische Ausnahmeereignisse in der Wertschöpfungskette Logistikleistung und -kosten zu optimieren.
Durch Rahmenbedingungen wie bspw. globale Logistikstrukturen, eine hohe Artikelvielfalt und volatile Geschäftsbeziehungen zählt die Modeindustrie zu den Branchen, die für kritische Störereignisse besonders anfällig ist. In diesem Sinne untersucht die vorliegende Dissertation nach einer Beleuchtung der wesentlichen Grundlagen zunächst, inwiefern es in der Modeindustrie tatsächlich einen Bedarf an SCEM-Systemen gibt.
Anknüpfend daran zeigt sie nach einer Darstellung bisheriger SCEM-Architekturkonzepte Gestaltungsmöglichkeiten für eine Systemarchitektur auf, die auf den Designprinzipien der Serviceorientierung beruht. In diesem Rahmen erfolgt u. a. auch die Identifikation SCEM-relevanter Business Services. Die Vorzüge einer serviceorientierten Gestaltung werden detailliert anhand der EPCIS (EPC Information Services)-Spezifikation illustriert.
Abgerundet wird die Arbeit durch eine Betrachtung der Nutzenpotenziale von SCEM-Systemen. Nach einer Darstellung von Ansätzen, welche zur Nutzenbestimmung infrage kommen, wird der Nutzen anhand eines Praxisbeispiels aufgezeigt und fließt zusammen mit den Ergebnissen einer Literaturrecherche in eine Konsolidierung von SCEM-Nutzeffekten. Hierbei wird auch beleuchtet, welche zusätzlichen Vorteile sich für Unternehmen durch eine serviceorientierte Architekturgestaltung bieten.
In der Schlussbetrachtung werden die wesentlichen Erkenntnisse der Arbeit zusammengefasst und in einem Ausblick sowohl beleuchtet, welche Relevanz die Ergebnisse der Arbeit für die Bewältigung künftiger Herausforderungen innehaben als auch welche Anknüpfungspunkte sich für anschließende Forschungsarbeiten ergeben.
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Supply Chain Event Management – Bedarf, Systemarchitektur und Nutzen aus Perspektive fokaler Unternehmen der ModeindustrieTröger, Ralph 17 October 2014 (has links)
Supply Chain Event Management (SCEM) bezeichnet eine Teildisziplin des Supply Chain Management und ist für Unternehmen ein Ansatzpunkt, durch frühzeitige Reaktion auf kritische Ausnahmeereignisse in der Wertschöpfungskette Logistikleistung und -kosten zu optimieren.
Durch Rahmenbedingungen wie bspw. globale Logistikstrukturen, eine hohe Artikelvielfalt und volatile Geschäftsbeziehungen zählt die Modeindustrie zu den Branchen, die für kritische Störereignisse besonders anfällig ist. In diesem Sinne untersucht die vorliegende Dissertation nach einer Beleuchtung der wesentlichen Grundlagen zunächst, inwiefern es in der Modeindustrie tatsächlich einen Bedarf an SCEM-Systemen gibt.
Anknüpfend daran zeigt sie nach einer Darstellung bisheriger SCEM-Architekturkonzepte Gestaltungsmöglichkeiten für eine Systemarchitektur auf, die auf den Designprinzipien der Serviceorientierung beruht. In diesem Rahmen erfolgt u. a. auch die Identifikation SCEM-relevanter Business Services. Die Vorzüge einer serviceorientierten Gestaltung werden detailliert anhand der EPCIS (EPC Information Services)-Spezifikation illustriert.
Abgerundet wird die Arbeit durch eine Betrachtung der Nutzenpotenziale von SCEM-Systemen. Nach einer Darstellung von Ansätzen, welche zur Nutzenbestimmung infrage kommen, wird der Nutzen anhand eines Praxisbeispiels aufgezeigt und fließt zusammen mit den Ergebnissen einer Literaturrecherche in eine Konsolidierung von SCEM-Nutzeffekten. Hierbei wird auch beleuchtet, welche zusätzlichen Vorteile sich für Unternehmen durch eine serviceorientierte Architekturgestaltung bieten.
In der Schlussbetrachtung werden die wesentlichen Erkenntnisse der Arbeit zusammengefasst und in einem Ausblick sowohl beleuchtet, welche Relevanz die Ergebnisse der Arbeit für die Bewältigung künftiger Herausforderungen innehaben als auch welche Anknüpfungspunkte sich für anschließende Forschungsarbeiten ergeben.
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