Einfluss des Pseudomonas Quinolon Signals auf die interbakterielle Kommunikation von Pseudomonas aeruginosa

Die Produktion der meisten Virulenzfaktoren und die Ausbildung von Biofilmen werden von P. aeruginosa über 2 Quorum Sensing (QS) Systeme durch Homoserinlakton-Signalmoleküle reguliert. Kürzlich wurde ein drittes bakterielles Signalmolekül, das Pseudomonas Quinolon Signal (PQS), identifiziert, welches einen Teil der durch QS regulierten Gene positiv beeinflusst. In dieser Arbeit wurde der Biosyntheseweg von 4-Hydroxy-2-alkylquinolinen (HAQs) mit Hilfe von Fütterung stabil-markierter Vorstufen und anschließender Analyse der HAQ Extrakte mit GC/MS und NMR aufgeklärt. Außerdem wurde der Einfluss von PQS auf PAO1 mit Hilfe von Transkriptionsanalysen untersucht. Das durch die exogene Zugabe von PQS hervorgerufenen Transkriptionsprofil zeigte eine Induktion von Genen, die zu den Gruppen der eisenregulierten Gene und den Genen, die durch oxidativen Stress reguliert werden, gehören. Bemerkenswerterweise konnten nicht nur die meisten der regulierten Gene, sondern auch die Induktion einer transkriptionellen lacZ-Fusion mit der Promotorregion von rhlR auf einen starken eisenbindenden Effekt von PQS zurückgeführt werden. Nichtsdestotrotz gibt es PQS spezifische Effekte, die unabhängig von dem Eisenhaushalt sind. Darüber hinaus konnten wir zeigen, dass PQS scheinbar die benachbarten P. aeruginosa Zellen angreift, indem es direkt auf die bakterielle DNA wirkt. Als Konsequenz daraus reichern sich große Mengen extrazellulärer DNA in Biofimkulturen an. Die Opferung eines Teils der Population scheint aber das Überleben der Bakterien unter sich ändernden Umweltbedingungen zu sichern. Ein horizontale Gentransfer könnte dabei z.B. die genetischen Veränderungen, die mit sexueller Reproduktion der normalerweise klonalen Lebensweise der Bakterien nicht erreicht werden, kompensieren. Von einem evolutionären Standpunkt aus betrachtet offenbaren diese Ergebnisse eine außergewöhnliche Bedeutung der natürlichen Transformierbarkeit und macht das Phänomen zu einem medizinisch relevanten Thema.