Die Bedeutung der Gene cj1103, cj0667 und cj0138 für C. jejuni NCTC11168

Autoagglutination und Taxis

Durch die Autoagglutination wurde der Umgang bzw. die Überlebensfähigkeit von C.

jejuni unter atmosphärischen bzw. aeroben Umgebungsgaszusammensetzungen getestet. Die Taxis besteht aus zwei Fähigkeiten. Zum einen dem Erkennen von Umgebungsbedingungen als günstig oder ungünstig und zum anderen der aktiven Bewegung hin zu günstigen bzw. weg von ungünstigen Bedingungen. [101] Im Rahmen dieser Arbeit wurden sowohl eine Aerotaxis als auch eine Energietaxis getestet. Bei der Aerotaxis handelt es sich um eine aktive Bewegung weg von ungünstigen aeroben Umgebungsbedingungen und hin zu mikroaerophilen Umgebungsbedingungen. Da beide Experimente auf unterschiedliche Art und Weise den Umgang mit aeroben Umgebungsbedingungen testeten, werden die Ergebnisse nachfolgend zusammen diskutiert. Zusätzlich wird mit der Energietaxis die aktive Bewegung hin zu

nährstoffreichen Gebieten und weg von Umgebungen, in denen die vorhandenen Nährstoffe aufgebraucht wurden, beschrieben. [102, 122]

Die Mutante '1103 zeigte eine signifikant schnellere Autoagglutination und eine signifikant langsamere Taxis als der Wildtyp. Das bedeutet zum einen, dass die Mutante '1103 unter aeroben, atmosphärischen Sauerstoffkonzentrationen schneller

„verklumpte“ und starb als der Wildtyp. Somit war eine höhere Sauerstoff-Sensibilität als beim Wildtyp nachweisbar. Zum anderen zeigte die Mutante eine langsamere aktive Bewegung weg von ungünstigen Umgebungsbedingungen. In diesen ungünstigen Umgebungsbedingungen wurden die Nährstoffe knapp und es herrschten hohe O2 -Konzentrationen. Eine Erklärung hierfür könnte sein, dass die erhöhte Sauerstoff-Sensibilität die Mutante '1103 schwächte und eine aktive Bewegung schwieriger machte. Eine weitere Erklärung wäre, dass der Mutante '1103 die Fähigkeit des Erkennens von günstigen bzw. ungünstigen Umgebungen „verloren“ gegangen war bzw. diese nicht mehr so gut funktionierte wie beim Wildtyp.

Die Komplementante 1103K zeigte sowohl in der Autoagglutinationstestung als auch in der Taxistestung Ergebnisse, die zwischen denen des Wildtyps und der Überexpressionsmutante Wto1103 lagen. Ähnliche Resultate konnten in den Wachstumsanalysen unter optimalen Bedingungen generiert werden (siehe 5.2.1). Die Vermutung, dass der verwendete Standardpromotor metK mit einer niedrigen Ableserate in der konstruierten Komplementante 1103K eine relativ zu hohe Ableserate hatte, bestätigte sich hiermit. Mit der Komplementante 1103K wurde eine „leichte“

Überexpression generiert. Polareffekte konnten, wie gewünscht, auch mit einer leichten Überexpression ausgeschlossen werden. (Kap. 5.2.1)

Die Überexpressionsmutante Wto1103 zeigte die langsamste Autoagglutination und die langsamste Taxis. Was bedeutet, dass die Überexpression des Gens cj1103 zu einer Sauerstoff-Toleranz führte. Zusammen mit den Ergebnissen der Mutante '1103 ist davon auszugehen, dass das Gen cj1103 für die Sauerstoff-Sensibilität von C. jejuni NCTC11168 eine Rolle spielt. Zum anderen zeigte die Überexpressionsmutante Wto1103 eine langsamere Taxis als die Mutante '1103, welche wiederum eine langsamere Taxis als der Wildtyp zeigte. Eine Erklärung hierfür wäre, dass hohe Sauerstoff-Konzentrationen die Mutante '1103 wirklich schwächten und eine aktive Bewegung tatsächlich erschwerten und verlangsamten. Im Gegensatz zu der

Überexpressionsmutante Wto1103, die mit den hohen Sauerstoffkonzentrationen besser umgehen konnte und deshalb eine aktive Bewegung weg von sauerstoffreichen Umgebungsbedingungen nicht in dem Maße benötigte wie der Wildtyp bzw. die Mutante '1103. Ferner könnte es sein, dass die Überexpressionsmutante Wto1103 bei hohen Sauerstoff-Konzentrationen zum Schutz des Gesamtorganismus die Stoffwechselleistungen verminderte und weniger Nährstoffe gebraucht wurden. Eine Bewegung hin zu nährstoffreichen Gebieten wäre in diesem Fall für die Überexpressionsmutante Wto1103 nicht so wichtig wie für den Wildtyp oder die Mutante '1103. Es konnte gezeigt werden, dass das Gen cj1103 keine Rolle im Metabolismus von C. jejuni NCTC11168 bei optimalen Bedingungen spielte (siehe Kap.

5.2.2). Diese Beobachtungen schließen jedoch nicht aus, dass das Gen cj1103 eine Rolle im Metabolismus von C. jejuni NCTC11168 bei ungünstigen Bedingungen spielt.

Da der Metabolismus nicht bei ungünstigen Bedingungen untersucht wurde, sind weitere Untersuchungen zur detaillierten Klärung der Beobachtungen nötig. Sicher konnte gezeigt werden, dass das Gen cj1103 eine Bedeutung für die Autoagglutination und die Taxis von C. jejuni NCTC11168 hat.

Die Mutante '0667, die Komplementante 0667K und die Überexpressionsmutante Wto0667 zeigten eine ähnliche Autoagglutination und eine ähnliches Taxisverhalten wie der Elternstamm. Da keine signifikanten Unterschiede gefunden werden konnten, ist davon auszugehen, dass das Gen cj0667 keine Rolle für die Autoagglutination und die Taxis von C. jejuni NCTC11168 spielt.

Die Mutante '0138 zeigte eine schnellere Autoagglutination und eine langsamere Taxis als der Wildtyp. Beide Beobachtungen waren gleichermaßen gerichtet, aber nicht so ausgeprägt, wie bei der Mutante '1103. Auch die Mutation im Gen cj0138 führte zu einer erhöhten Sauerstoff-Sensibilität, welche wiederum zu einer Schwächung des Organismus führte und somit eine Taxis erschwerte.

Die Komplementante 0138K zeigte einen ähnlichen Phänotyp wie der Wildtyp bei der Autoagglutination und der Taxis. Da die Mutante '0138 gerade bei diesen Analysen einen anderen Phänotyp zeigte, könnten Polareffekte ausgeschlossen werden. Die gelungene Komplementation des Gens cj0138 bestätigte, dass die gesehenen

Autoagglutinations- und Taxis-Phänotypen der Mutante '0138 tatsächlich durch das Gen cj0138 bedingt waren.

Auch die Überexpressionsmutante Wto0138 zeigte eine ähnliche Autoagglutination und ein ähnliches Taxisverhalten wie der Wildtyp. Was bedeutet, dass eine Überexpression des Gens cj0138, im Gegensatz zu der Überexpression des Gens cj1103, keine Rolle für die Autoagglutination und die Taxis spielte. Obwohl das Gen cj0138 eine Bedeutung für die Autoagglutination und die Taxis von C. jejuni NCTC11168 hat, welche durch die Mutante '0138 gezeigt werden konnte, scheint eine Überexpression des Gens cj0138 keine Rolle zu spielen.

5.2.4 Die Bedeutung der Gene cj1103, cj0667 und cj0138 für das Schwärmen von