Charakterisierung einer horizontal transferierten Region im Escherichia coli Stamm ECOR31

Im Escherichia coli Stamm ECOR31 konnte erstmals eine atypische
Insertionsstelle der weit verbreiteten Pathogenitätsinsel
Yersinia-HPI beschrieben werden. Statt dem asnT-tRNA-Gen findet
sich am Integrase-Ende der HPI eine weitere, offenbar horizontal
transferierte Region, die RegX genannt wurde. Diese besitzt eine
Größe von 24196 Basenpaaren und unterscheidet sich mit einem
G+C-Gehalt von 47,9% vom E. coli-Kerngenom. Weder auf DNA noch auf
Protein-Ebene existieren höhere Homologien zu E. coli-DNA. Nach
Anfertigung einer Cosmid-Bank wurde die gesamte Region sequenziert
und annotiert. RegX weist eine mosaikartige Struktur auf, mit
Punktmutationen, Deletionen und Insertionen. Sie besteht aus 22
offenen Leserastern und alle potentiellen Gene und deren
Translationsprodukte wurden durch Vergleiche mit der NCBI-Datenbank
charakterisiert. Die Transkription verschiedener Gen-Cluster und
deren Operonstruktur wurde mittels RT-PCR nachgewiesen. Die
DNA-Region enthält eine interessante Anhäufung von putativen
Aufnahme-Systemen für divalente Metallionen, wie Eisen, Zink,
Mangan. Zudem beheimatet die Region X Regulatorgene ähnlich zu Fur
und Zur und Zink-abhängige Enzyme. Im Gesamtvergleich der Region X
ergeben sich die höchsten Homologien zu Teilen des Plasmids pLVPK
von Klebsiella pneumoniae CG43 30. Anhand der strukturellen
Unterschiede der Sequenzen mit Punktmutationen und
Rekombinations-Ereignissen kann der anhaltende Wandel bakterieller
Genome nachvollzogen werden. Des Weiteren wurde die Verbreitung
dieser Region unter klinisch relevanten Enterobacteriaceae und
Pseudomonaceae untersucht. Von 530 gescreenten Bakterien konnte ein
Klebsiella pneumoniae Stamm isoliert werden, der in der groben
Struktur identisch zu der untersuchten Region von ECOR31 ist. In
diesem Isolat, das aus der Blutkultur eines Patienten mit Sepsis
stammt, konnte sowohl die gesamte Region X, als auch die
benachbarte Yersinia-HPI und die atypische Insertionsstelle der HPI
nachgewiesen werden. Es ist davon auszugehen, dass die untersuchte
Region auf einem konjugativen Klebsiella-Plasmid lokalisiert ist
und so zusammen mit der HPI horizontal zwischen verschiedenen
Spezies übertragen werden kann.