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Role of diffusible signals secreted by macrophages in chemotaxis of Escherichia coli

Meine Doktorarbeit untersuchte die bakterielle Chemotaxis zu diffundierbaren Signalen, die von Makrophagen ausgeschieden werden, unter Verwendung des Modellorganismus Escherichia coli. Während umfangreiches Wissen über die Physiologie dieses Mikroorganismus besteht, wurde weniger Forschung betri...

Ausführliche Beschreibung

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Bibliographische Detailangaben
1. Verfasser: Shah, Rajendrabhai Malay
Beteiligte: Sourjik, Victor (Prof. Dr.) (BetreuerIn (Doktorarbeit))
Format: Dissertation
Sprache:Englisch
Veröffentlicht: Philipps-Universität Marburg 2024
Schlagworte:
Biowissenschaften, Biologie
Chemotaxis E.coli
Macrophages
Life sciences
Online-Zugang:PDF-Volltext
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Beschreibung
Zusammenfassung:Meine Doktorarbeit untersuchte die bakterielle Chemotaxis zu diffundierbaren Signalen, die von Makrophagen ausgeschieden werden, unter Verwendung des Modellorganismus Escherichia coli. Während umfangreiches Wissen über die Physiologie dieses Mikroorganismus besteht, wurde weniger Forschung betrieben, um seine Interaktion mit ausgeschiedenen Signalen von Zellen des Immunsystems zu verstehen. Meine Forschung zielte darauf ab, Metaboliten zu identifizieren, die in den Kulturüberständen von Makrophagen ausgeschieden werden, und systematisch ihre Fähigkeit zu testen, eine chemotaktische Reaktion in E. coli auszulösen. Zu diesem Zweck führte ich eine vergleichende Metabolomik-Studie über die ausgeschiedenen Metaboliten von M1-Makrophagen (mikrobizid/inflammatorisches Phänotyp), M2-Makrophagen (anti- inflammatorisches Phänotyp) und Mφ-Makrophagen (ruhender Phänotyp) durch. Meine Daten zeigten, dass die ausgeschiedenen Metaboliten in den Kulturüberständen hauptsächlich Produkte des Tryptophanabbaus waren. Um festzustellen, ob E. coli Chemotaxis gegenüber einem dieser Überstände zeigte, führte ich einen direkten Vergleich durch, nachdem ich sie mit E. coli-Zellen in einem Mikrofluidik-Chip gemischt hatte.Ich fand heraus, dass E. coli eine Anziehungsantwort auf Überstände von stimulierten Makrophagen (M1 und M2) zeigte. Diese Reaktionen konnten jedoch nicht auf die Produkte des Tryptophanabbaus zurückgeführt werden, was darauf hindeutet, dass potenzielle Chemoeffektoren, die im Medium ausgeschieden werden, aus verschiedenen Stoffwechselwegen stammen. PCA enthüllte, dass der Metabolitengehalt in Bezug auf Quantität und Qualität für Mφ und M2 ähnlich war. Im Gegensatz dazu waren M1- Makrophagen von M2 und Mφ unterschieden. Diese Unterscheidung beruhte hauptsächlich auf dem umfangreichen Abbau von Tryptophan und der Ausscheidung von Kynurenin-Metaboliten. Daher unterschieden sich die Arten von Metaboliten, die von allen drei Makrophagen-Phänotypen ausgeschieden wurden, signifikant in den Mengen an Kynurenin-Metaboliten. Zusätzlich wurden Verbindungen ZUSAMMENFASSUNG aus dem Serotonin-Stoffwechsel in hohen Mengen in den Überständen der Makrophagen ausgeschieden. Wir haben auch festgestellt, dass M1-Makrophagen Komponenten der Melanin-Synthese und einen Chemotaktant für die entzündliche Rekrutierung von Neutrophilen ausscheiden — 5-Hydroxyindolessigsäure (5-HIAA). Nukleoside sind bekannt dafür, dass sie in Kulturen von mäuseabgeleiteten Knochenmarksmakrophagen (BMDMs) ausgeschieden werden. Um chemotaktische Antworten auf Nukleoside zu testen, verwendete ich einen FRET-basierten Chemotaxis-Assay unter Verwendung des E. coli W3110-Stamms als Modellorganismus. Die wichtigste Erkenntnis meiner Chemotaxis-Experimente war, dass E. coli eine Anziehungsantwort auf Nukleoside zeigte. Experimente mit Chemorezeptor-Mutanten bestätigten, dass Pyrimidin-Nukleoside durch den Tap-Chemorezeptor erkannt werden. Dynamische Reaktionsmessungen zeigten, dass diese Erkennung durch indirekte Bindung an Tap erfolgt, was auf die Beteiligung eines unbekannten Nukleosid-bindenden Proteins im Periplasma hinweist, das mit Tap interagiert, um die Chemotaxis zu Nukleosiden zu vermitteln. Unter den getesteten Nukleosiden zeigte E. coli eine chemotaktische Reaktion auf Pyrimidin-Deoxyribonukleoside – Thymin und Desoxycytidin – mit hoher Sensitivität. Uridin und die Purin-Ausnahme – Deoxyguanosin – zeigten ähnliche Reaktionen. Interessanterweise zeigte unter den Nukleobasen nur Uracil eine Anziehungsantwort. Die aus meiner Dissertation gezogenen Schlussfolgerungen erfordern weitere Forschung, die darauf abzielt, die Rolle der bakteriellen Chemotaxis zu Nukleosiden im Kontext von Infektionen und chronisch- entzündlichen Erkrankungen zu klären.
DOI:10.17192/z2024.0497

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