Genome sequence of Escherichia coli 536: insights into uropathogenicity through comparison with genomes of Escherichia coli MG1655, CFT073, and EDL933
Genome sequence of Escherichia coli 536: insights into uropathogenicity through comparison with genomes of Escherichia coli MG1655, CFT073, and EDL933
Elzbieta Barbara Brzuszkiewicz
Doctoral thesis
Date of Examination:
2005-06-30
Date of issue:
2006-02-09
Advisor:
Gottschalk, Gerhard Prof. Dr.
Referee:
Liebl, Wolfgang Prof. Dr.
Referee:
Oppermann, Martin Prof. Dr.
Referee:
Kolmar, Harald PD Dr.
Persistent Address: http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-B6D6-1
Files in this item
Name:
brzuszkiewicz.pdf
Size:
12,7 MB
Format:
PDF
Description:
Dissertation
Abstract
English
Uropathogenic Escherichia coli (UPEC) strain 536 (O6:K15:H31) is one of the model organisms of extraintestinal pathogenic E. coli. To analyze this strain s genetic basis of urovirulence we sequenced the entire genome and compared the data to the genome sequence of strain CFT073 (O6:K2:H1), another well-studied UPEC strain, as well as to the available genomes of non-pathogenic MG1655 (K-12) and pathogenic E. coli. Sequencing revealed that the genome of strain 536 is about 292kb smaller than the one of strain CFT073, and therewith the smallest genome sequenced so far of a pathogenic E. coli strain. Genomic differences between the two UPEC strains are mainly restricted to large pathogenicity islands, parts of which are unique to strain 536 or CFT073. Furthermore, 450 genes were identified which are only present in the UPEC strains. The majority of these genes are encoded within smaller horizontally acquired island-like regions scattered all over the chromosome, which are associated either with tRNA genes or mobile elements. The assigned functions of several of these genes suggest their involvement in increasing the pathogens fitness and adaptability in the course of a urinary tract infection. Genome comparison of UPEC O6 strains underlines the tremendous variability among uropathogenic E. coli and that the ability to express certain virulence factors forms the basis for their different virulence potential. Accordingly, instead of a common virulence mechanism, different alternative ways exist among extraintestinal pathogenic E. coli to cause disease.
Keywords: genome sequence; uropathogenic <i>Escherichia coli</i>; genome comparison; pathogenic islands; virulence factors
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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.
Schlagwörter: Genomsequenz; uropathogene <i>Escherichia coli</i>; Genomvergleich; pathogene Insel; Virulenzfaktor
