Aufklärung der Populationsstruktur von Staphylococcus aureus anhand genomweiter Polymorphismen

Staphylococcus aureus gehört zu den bedeutendsten menschlichen Krankheitserregern und kann eine Vielzahl von Infektionen verursachen. Diese können von lokalen Infektionen der Haut und Weichteilgewebe bis zu lebensbedrohlichen systemischen Infektionen reichen. Haut- und Weichteilinfektionen werden vorwiegend durch zwei klinische Bilder mit unterschiedlicher Pathogenese vertreten. Dabei kann zum einen in oberflächliche Infektionen, die ausschließlich die oberen Schichten der Haut innerhalb der Epidermis betreffen und zum anderen in tiefgehende Infektionen unterschieden werden. Methicillin-sensibler Staphylococcus aureus des klonalen Komplex CC121 ist häufig mit diesen beiden klinischen Bildern assoziiert und weltweit verbreitet. Interessant an CC121 ist, dass dieser erst kürzlich auch erstmals als MRSA in Asien in Erscheinung trat. In der vorliegenden Arbeit wurde die Populationsstruktur durch Vergleiche von 154 Isolaten des CC121 aus 27 Ländern, verteilt über 5 Kontinente untersucht. Dazu wurden die Isolate nach Mutationen in 115 genetischen Loci unter Verwendung einer spezialisierten, denaturierenden Hochdruckchromatographie-Methode analysiert. Darüber hinaus wurden zehn Isolate, die repräsentativ für die gegebene Populationsstruktur von CC121 sind, mittels 454-Pyrosequenzierung sequenziert. Ausgehend von der ermittelten Phylogenie des Klons konnten sechs monophyletische Gruppen (A bis F) abgeleitet werden, die im Laufe der Entwicklungsgeschichte von CC121 unabhängig voneinander entstanden sind. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass der Großteil der Populationsstruktur lokaler Natur ist und die Isolate gemäß ihres geographischen Ursprungs clustern. Es konnte erstmals gezeigt werden, dass die Anwesenheit der Toxingene (eta, etb, lukS/F-PV ) stark mit der phylogenetischen Verwandtschaft der Isolate assoziiert ist, und dass sie bei den Isolaten, für die diese Informationen verfügbar sind, auch weitgehend mit den klinischen Symptomen korreliert. Der Vergleich der vollständigen Genomsequenzen zeigte wenig Variationen im Kerngenom, aber eine hohe Diversität im akzessorischen Genom. Neben einer Vielzahl von identifizierten Prophagen, konnte auch ein bisher unbekannter, 41 kb großer Prophage identifiziert werden: ΦSaCC121. Dieser konnte vollständig und hoch konserviert in allen zehn untersuchten Isolate detektiert werden. Die basale Stellung der MSSA-Isolate unterstützte die Vermutung, dass die CC121-MRSA Population in Kambodscha direkt aus der dort vorherrschenden MSSA Population hervorgegangen ist.