Genome sequence of Escherichia coli 536: insights into uropathogenicity through comparison with
genomes of Escherichia coli MG1655, CFT073, and EDL933
Dissertation
zur Erlangung des Doktorgrades
der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultäten der Georg-August-Universität zu Göttingen
vorgelegt von
Elżbieta Barbara Brzuszkiewicz
aus Warschau, Polen
Göttingen, 2005
D 7
Referent: Prof. Dr. G. Gottschalk
Korreferent: Prof. Dr. W. Liebl Tag der mündlichen Prüfung: 30.06.2005
DaDattaa iiss nnoott iinnffoorrmmaattiioonn.. InInffoorrmmaattiioonn iiss nnoott kknnoowwlleeddggee.. KnKnoowwlleeddggee iiss nnoott uunnddeerrssttaannddiinngg.. UnUnddeerrssttaannddiinngg iiss nnoott wwiissddoomm..
Cliff Stoll and Gary Schubert
T T AB A BL LE E O O F F C C ON O NT TE ES S T T
1.1. IINTNTRROODDUUCCTTIIOONN…………....…………………………......………………………………………………………………………………………….….………….…...11
1.1.11.. PPATATHHOOGGEENNEESSIISS OOFF E.E. CCOOLLII……………………………………………………………………………………………………..………….2.2 1.1.11..11.. IINNTTEESSTTIINNAALL DDIISSEEAASSEESS CCAAUUSSEEDD BBYY E.E. CCOOLLII ……………………………………………………………………..33 1.1.11..22.. EEXTXTRRAAIINNTTEESSTTIINNAALL DDIISSEEAASSEESS CCAAUUSSEEDD BBYY EE.. COCOLLII ……………………………………………………......44 1.1.11..22..11.. NNEEOONNAATTAALL MMEENNIINNGGIITTIISS……………………………………………………………………………………….….....44 1.1.11..22..22.. UURRIINNAARRYY TTRARACCTT IINFNFEECCTTIIOONN…………………………………………………………………………….….....44
1
1..11..22..22..11.. EETITIOOLLOOGGYY……………………………………………………………………………………………………......44 1.1.11..22..22..22.. EEPIPIDDEEMMIIOOLLOOGGYY……………………………………………………………………......……………………55 1
1..11..22..22..33.. PPATATHHOOGGEENNEESSIISS OOF FIINNFFEECCTTIIOONN……………………………………....……………………..66 1.1.11..22..33.. VVIIRRUULLEENNCCEE FFAACCTTOORRSS AASSOOCCIIAATTEEDD WWIITTHH UUTTII…………………………......…………......……88
1
1..11..22..33..11.. AADDHHEERREENNCCEE…………………………………………………………………………………………………8…8 1.1.11..22..33..22.. CCAPAPSSUULLEESS AANNDD SSUURRFFAACCEE CCOOMMPPOONNEENNTTSS…………....………………….….……1111 1
1..11..22..33..33.. BBIOIOFFIILLMM…………………………………………………………………………………………………………1133 1.1.11..22..33..44.. EENDNDOOTTOOXXIINNSS (L(LPPSS))……………………………………………………......………………......……1144 1.1.11..22..33..55.. EEXOXOTTOOXXIINNSS ………………………………………………………………………………......……......……1155 1.1.11..22..33..55..11.. HHEEMMOOLLYYSSIINN ((HHLLYY)…)………………………………………………………....……….….....1155 1.1.11..22..33..55..22.. CCYTYTOOTTOOXXIICC NNEECCRROOTTIIZZIINNGG FFAACCTTOORR ((CCNNFF1)1)…………..…………....1155 1.1.11..22..33..55..33.. AAUUTTOOTTRRAANNSSPPOORRTTEERR TTOOXXIINN ((SASATT))……………………………….….………1515 1.1.11..22..33..66.. IIRORONN AACCQQUUIISSIITTIIOONN……………………………………………………………………....…………..1166
2
2.. MMAATTEERRIIAALLSS……………………………………………………......…………….….....…………………………………………………………………………….….1177
2.2.11.. BBAACCTTEERRIIAALL SSTTRRAAIINN AANNDD PPLLAASSMMIIDDSS ………………………………………………………………....………………1177 2
2..22.. CCUULLTTUURREE MMEEDDIIAA……………………………………………………………………………………………………….….…………........1188 2.2.33.. BBUUFFFFEERRSS, ,SOSOLLUUTTIIOONNSS AANNDD CCHHEEMMIICCAALL RREEAAGGEENNTTSS………………………………………………..……1199 2.2.44.. DNDNAA SSIIZZEE MMAARRKKEERRSS……………………………………………………………………………………….…...………………........2211 2.2.55.. EENNZZYYMMEESS AANNDD CCOOMMMMEERRCCIIAALLLLYY PPRREEPPAARREEDD KKIITTSS………………………………………………….….....2222
3
3.. MMEETTHHOODDSS……………………………………………………......………………....………………………………………………………………………………............2233
3.3.11.. BBAACCTTEERRIIAALL GGRROOWWTTHH CCOONNDDIITTIIOONNSS…………………………………………....……………………….….……....……2323 3.3.22.. CCOOMMPPEETTEENNTT CCEELLLLSS PPRREEPPAARRAATTIIOONN………………………………………………………………………………..........2233 3.3.33.. RRUUBBIIDDIIUUMM CCHHLLOORRIIDDEE MMEETTHHOODD FFOORR TTRRAANNSSFFOORRMMAATTIIOONN CCOOMMPPEETTEENNTT
EE.. CCOOLLII CCEELLLLSS………………………………………………………………………………....……………………..……………….….…2233 3
3..44.. EELLEECCTTRROOCCOOMMPPEETTEENNTT CCEELLLLSS PPRREEPPAARRAATTIIOONN……………………………………..…………………………....2244 3.3.55.. EELLEECCTTRROOPPOORRAATTIIOONN AANNDD BBLLUUEE--WHWHIITTEE SSEELLEECCTTIIOONN………………………………………………........2244 3
3..66.. GGENENEERRAALL DNDNAA MMAANNIIPPUULLAATTIIOONN MMEETTHHOODDSS………………………………………………..…………..……....2244 3.3.66..11.. IISOSOLLAATTIIONON OOFF PPLLAASSMMIIDD DNDNAA…………………………………………………………………………......……..……........2244
3
3..66..11..11.. PPLALASSMMIIDD IISSOOLLAATTIIOONN UUSSIINNGG AA KKIITT………………………………………………………………….…...2244 3.3.66..11..22.. QQIIAAGGEENN BBIOIO RROOBBOOTT 96960000…………………………………………………………………………….…...……2255 3.3.66..22.. PPUURRIIFFIICCAATTIIOONN AANNDD PPRREECCIIPPIITTAATTIIOONN OOFF DNDNAA FRFRAAGGMMEENNTTSS…………………………......……..2255 3.3.66..22..11.. PPURURIIFFIICCAATTIIOONN UUSSIINNGG AA KKIITT…………………………………………………………………………….….......2255 3.3.66..22..22.. DNDNAA PPRREECCIIPPIITTAATTIIOONN…………………………………………………………………………………………….….2266 3.3.66..33.. CCHHRROOMMOOSSOOMMAALL DNDNAA ISISOOLLAATTIIOONN………………………………………………….….....…………………………....2266 3.3.66..44.. DDNNAA RERESSTTRRIICCTTIIOONN EENNDDOONNUUCCLLEEAASSEE DDIIGGEESSTTIIOONN………………………………………………………2…266 3
3..66..55.. DDNNAA:: FFIILLLLIINNGG IINN 33’’--RREECCEESSSSEEDD EENNDDSS OOFF DNDNAA,, KKLLEENNOOWW……………………………………....2266 3.3.66..66.. T4T4 DDNNAA POPOLLYYMMEERRAASSEE ……..........................................................................................................................................................2277 3
3..66..77.. MMODODIIFFIICCAATTIIOONN OOFF 3’3’ENENDDSS WWIITTHH AA TTAAQQ DNDNAA PPOLOLYYMMEERRAASSEE ……….…...………………2277 3.3.66..88.. DDEEPPHHOOSSPPHHOORRYYLLAATTIIOONN…………………………………………………………………………………………………………........2288 3
3..66..99.. LLIIGGAACCJJAA ZZ VVEECCTTOORREEMM..........………………………………....………………………………………………………………..........2288 3.3.66..1100.. DDNNAA AMAMPPLLIIFFIICCAATTIIOONN ((PPCCRR,, PPOOLLYYMMEERRAASSEE CCHHAAIINN RREEAACCTTIIOONN)…)………………………2288 3
3..66..1111.. DDNNAA GEGELL EELLEECCTTRROOPPHHOORREESSIISS…………………………………………………………………….….……………………2…299 3.3.77.. GGEENNEE BBAANNKK PPRREEPPAARRAATTIIOONN…………………………………………………………..………………..……………………....3300 3.3.77..11.. SSHHEEAARRIINNGG TTHHEE DNDNAA…………………………………………………………………………………………………………....……3030 3.3.77..22.. SSUUCCRROOSSEE GGRRAADDIIEENNTT –– SISIZZEE FFRRAACCTTIIOONNAATTIIOONN AANNDD PPUURRIIFFIICCAATTIIOONN OOFF SSHEHEAARREEDD
DDNNAA……………………………………………………………………………………………………………………………………......…………3311 3.3.77..33.. TTOOPPOO CCLLOONNIINGNG…………………………………………………………………………………………….…...……………………........3322 3.3.88.. DDNNAA SESEQQUUEENNCCIINNGG ………………………………………………………………………………………………......……….….........3333
3
3..88..11.. SSAAMMPPLLEE PPRREEPPAARRAATTIIOONN…………………………………………………………………………………………………………......3333 3.3.88..22.. DDNNAA SESEQQUUEENNCCIINNGG WWIITTHH TTHHEE ABABII PPRRIISSMM®®337777 AAUUTTOOMMAATTEEDD SSEEQQUUEENNCCEERR
(
(AAPPPPLLIIEEDD BBIOIOSSYYSSTTEEMMSS)…)…………………………………………………………………....…………………………….….....3344 3.3.88..33.. DDNNAA SESEQQUUEENNCCIINNGG UUSSIINNGG MMEGEGAABBAACCEE DNDNAA SESEQQUUEENNCCIINNGG SSYSYSTTEEMMSS 11000000
