Mibi
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Cartes-fiches
Resistenzmechanismen
1. natürliche Resistenz, d,h Erreger einer Art sind gegen ein Antibiotikum resitetn weil Angriffspunkt fehlt
2. erworbene Resistenz, entsteht bei vorher empfindlichen Erregern bei Behandlung mit einem Anti.
Grundlegende Mechanismen
1. Enzymatische Inaktivierung der Wirkstoffe
>chemiche Modifizierung durch Anheftung von Acetyl-, Adenyl- oder Phosphatgruppen, enzymatische Spaltung durch beta-Laktamasen, Hydrolasen, Esterasen
>Bsp. Chloramphenicol: so verändert, dass Wirkstoff inaktiv wird
Übertragbarkeit der Resistengene
resistenzausbreitung
genetische elemente
Transfermechanismen
Resistenzausbreitung
>vertikale Ausbreitung= schnelle Verbreitung zw. Bakterinespiezies/Gattungen, Mutation wird bei der Zellteilung weiter gegeben (Resistenz bleibt in der Spezies)
>Metagenom = Gesamtheit der genomischen Information aller Mikroorganismen eines bestimmten Biotops
genetische Elemente
>Horizontale Ausbreiteung mobile Mechanismen, auf zweite Population übertragbar
>Plasmide, Transposons, Genkasetten/Integrons
Plasmide
>extrachromosomale doppelsträngige DNA Moleküle von variabler Größe (1,5 bis 100kbp)
>autonome Replikation
>unterschiedliche Kopienzahl pro Bakterienzelle
>können ein o. mehrere Resistenzgene tragen
>gr. Plasmide können selbstübertragbar (konjugativ) sein
Transposons
>bewegliche DNA elemente, Ortswechsel durch Transposition
>doppelsträngig, variabke Struktur (4 bis 60 kbp)
>nicht zur autonome replikation befähigt, daher Replikation in fähige Vektromoleküle (Plasmide, chromosomale DNA)
>gro0e Transposons selbst übertragbar (konjugativ)
>Konservative transposition (cut/paste), replikative Trasposition (copy/paste)
Genkasetten/Integrons
>Integros=bakterielle, genetische Elemente die Genkassetten einbauen und die darin enthaltenen gene exprimieren können, beseht aus: Integrase-Gen, spezifische Rekombinationsstelle, Promotor
>GEnkasetten=doppelsträngige DNA Moleküle von 0,4 bis 1,5 kbp, bestehend aus einem (Resistent)-Gen und einer Rekombinationsstelle, keine autonome replikation, keine transposition, Ortswechsel basiert auf ortsspezifische Rekombinationsprozesse (durch vom Integron Integrase bewirkt)
Transfermechanismen- Transdormation
>Aufnahme DNA aus der Umgebung (freiliegende DNA), rezipienten Zelle (nimmt auf) muss über Cytoplasmamembran aufgenommen werden, über Rekombination integriert
>Zellen müssen kompetent sein
Konjugation
>direkter Transfer von DNA zwischen zwei Bakterienzellen
>Zell-Zell-Verbindung, Plasmide oder chromosomale DNA wird übertragen, Plasmabrücke, DNA wird als Einzestrang übertragen und anschließend in zelle Doppelstrang gebildet, Conjunktives Plasmid enthält enthält zusätzlich Info. für Pilus, funktioniert auch zwischen Gattungen
>Plasmid mit Pilus, Relaxase, OriT
Tranduktion
>Übertragung von Dna durch Bakteriophagen
>generelle Tranduktion: P1, neue Phagenpartikel enthält Bruchstücke chromosomaler DNA des wirtes, Mischung aus neuen und alten DNA, bringen neue in einen anderen Wirtsstamm
>spezielle Transduktion: inserieren an bestimmten Stellen, kurze Stücke von Insertionsstelle können ausgeschnitten werden
Pseudomonas Arten Eigenschaften
- gramnegativen Gammaproteobakterien
gerade oder leicht gebogene Stäbe
eine oder mehrere polare Flagellen
terrestrische bis aquatische Nischen
assimilieren Zucker, Fettsäuren, Alkohole, Glykole, aromatische Verbindungen, Amine oder Aminosäuren
Pseudomonas putida Eigenschaften
gedeihen effektiv in verschiedenen Nischen wie gemäßigten Böden und Gewässern
fünf Hauptabbaupfade: β-Ketoadipat, Gentisat, Homogentisat, Phenylacetyl-CoA und die Homo-Proto-Katechuat
Recycling von organischen Abfällen
optimaler Wirtsstamm für die Expression von heterologen ist Genen
Polyhydroxyalkanoate (PHA)
- wasserunlösliche und lineare Biopolyester
- Biopolymere sind biologisch abbaubar und werden zur Herstellung von bio-basierten Kunststoffen verwendet
mcl-PHA Produktion in P.putida
akkumuliert als Einschlusskörper im Zytoplasma
Akkumulation dieser Polymere wird im Allgemeinen durch eine hohe Kohlenstoffversorgung gefördert und die Einschränkung eines anorganischen Nährstoffs wie Stickstoff, Sauerstoff oder Phosphor
Engineering des β-Oxidationsweges
P. aeruginosa
- verursacht 9-10% der Krankenhausinfektionen
- häufigste Ursache für Nosokomiale Infektionen in Verbrennungswunden, chronischen Wunde, Lungenentzündungen, implantierte Biomaterialien
- Energiestoffwechel wird von hohen Sauerstoff zu niedriegem bis hin zu anaerob angepasst in CF Lungen
Nosokomiale Infektionen
Unter einer nosokomialen Infektion versteht man eine Infektion, die Patientinnen und Patienten im Zusammenhang mit einer medizinischen Maßnahme erwerben, die zum Beispiel in Krankenhäusern, Pflegeeinrichtungen oder auch in ambulanten Praxen erfolgt ist.
Quorum Sensing
- Quorum sensing: Fähigkeit von Einzellern, über chemische Kommunikation die Zelldichte der Population messen zu können. Sie erlaubt den Zellen einer Suspension, bestimmte Gene nur dann zu aktivieren, wenn eine bestimmte Zelldichte über- oder unterschritten wird
- Autoinducer-1 (AI-1) um N-Acyl-Homoserin-Lacton (AHL),dient der innerartlichen Kommunikation. Autoinducer-2 ist ein zyklischer Furanosyl-borat-diester und dient der Kommunikation zwischen verschiedenen Bakterienarten.
Cystische Fibrose
- P.aruginosa: Nitrat und Nitrit werden als terminale Elektronenakzeptoren verwendet, um Energie zu erzeugen (anstellen O2)
Alternativ unter anaerobem Stress durch die Arginin- und Pyruvatfermentation
Sauerstoffmangel: Sauerstoff durch alternativen Elektronenakzeptor ersetzen einschließlich Nitrat, Sulfat, Fumarat oder Dimethylsulfoxid DMSO
Dentrifikationsweg in P.aeruginosa
im periplasmatischen Raum der Zelle außer erstenr Reduktionsschritt, der an der zytoplasmatischen Seite der innere Membran
Nitrat als terminaler Elektronenakzeptor verwendet, schrittweise Reduktionen: Nitrat (NO3 - - ) → Nitrit (NO2 - - ) → Stickoxid (NO) → Lachgas (N2O) → molekularer Stickstoff
Nitrat Reduktase (1.)
nitrat Reduktase (NarGHI) katalysiert die Reaktion: NO3 - + 2e- + 2H + <-> NO2 - + H2O
Nitrit Reduktase (2.)
NO2 - + 2H + e- <--> NO + H2O
Stickoxidreduktase (3.)
- 2NO + 2H+ + 2e- <--> N2O + H2O
Lachgasreduktase
N2O + 2e- + 2H+ <--> N2 + H2O
Regulation der Denitrifikations-Suprakomplexbildung
Umstellung von Aerobic unter anaeroben denitrifizierenden Bedingungen wird der Sauerstoffmangel durch den Fe-S-Cluster nachgewiesen mit Fnr-Regulator Anr
Argininfermentation
Energie bevorzugt durch aerobe oder anaerobe Atmung, es ist in der Lage, Arginin und Pyruvat Fermentation durchzuführen, wenn erforderlich
Arginin-Deiminase-Weg, die Umwandlung von L-Arginin in L-Ornithin, was zur ATP-Erzeugung führt