Genome sequence of <i>Escherichia coli</i> 536: insights into uropathogenicity through comparison with genomes of <i>Escherichia coli</i> MG1655, CFT073, and EDL933

Abstract

Der uropathogene Escherichia coli (UPEC) Stamm 536 (O6:K15:H31) ist einer der Modellorganismen der pathogenen extraintestinalen E. colis. Zur Analyse der genetische Grundlage der Urovirulenz wurde das gesamte Genom des Stammes sequenziert, und mit der Genomsequenz des Stammes CFT073 (O6:K2:H1), einem anderen gut untersuchten UPEC-Stamm, sowie den verfügbaren Genomen des nichtpathogenen Stammes MG1655(K12), sowie anderen pathogenen Stämmen verglichen. Die Sequenzierung ergab daß das Genom des Stammes 536 etwa 292 Kbp kleiner ist als das des Stammen CFT073 und daß es damit das derzeit kleinste bekannte sequenzierte Genom eines pathogenen E. coli Stammes ist. Die genomischen Unterschiede zwischen den beiden UPEC Stämmen sind im wesentlichen auf große pathogene Inseln beschränkt, die zum Teil spezifisch für den Stamm 536 bzw. für den Stamm CFT073 sind. Darüber hinaus wurden 450 Gene identifiziert, die nur in uropathogenen Stämmen vorkommen. Die Mehrzahl dieser Gene werden auf kleinen, per horizontalen Gentransfer erworbenen, inselartigen Regionen, welche über das gesamte Genom verteilt sind, codiert und sind mit tRNS Genen oder mobilen Elementen assoziiert. Die Funktionen der entsprechende Gene legen nahe, das sie eine Funktion für die Überlebensfähigkeit der pathogenen Stämme haben sowie bei der Anpaßung an die Bedingungen während der Infektion des Harntraktes benötigt werden. Genomvergleiche der UPEC O6 Stämme unterstreichen die enorme Variabilität der uropathogenen Stämme, sowie die Beobachtung, daß die Fähigkeit zur Expression verschiedener Virulenzfaktoren die Basis der unterschiedlichen Virulenzpotentiale bildet. Demnach existiert nicht ein gemeinsamer Virulenzmechanismus, sondern alternative Wege welche extraintestnale E. coli Stämme befähigen Krankheiten zu verursachen.