@phdthesis{Leonard2019,
  author    = {Anne Karla Leonard},
  title     = {Analyse der metabolischen Anpassung von Streptococcus pneumoniae an antimikrobielle Umwelteinfl{\"u}sse},
  journal    = {Exploring metabolic adaptation of Streptococcus pneumoniae to environmental stresses},
  url       = {https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:9-opus-36147},
  pages     = {132},
  year      = {2019},
  abstract  = {Das Gram-positive Bakterium Streptococcus pneumoniae ist ein humanspezifisches Pathogen des oberen Respirationstraktes. Der opportunistische Krankheitserreger kann jedoch mehrere Organe befallen und tiefer in den K{\"o}rper vordringen, was zu lokalen Entz{\"u}ndungen wie Sinusitis und Otitis media oder zu lebensbedrohlichen Infektionen wie Pneumonie, Meningitis oder Sepsis f{\"u}hren kann. F{\"u}r das Bakterium S. pneumoniae wurden bisher kaum Metabolom-Daten erhoben. Daher war das Ziel dieser Dissertation eine umfassende Charakterisierung des Metaboloms von S. pneumoniae. In dieser Dissertation wurden als analytische Methoden die Gaschromatografie (GC) und Fl{\"u}ssigkeitschromatografie (LC) jeweils gekoppelt mit Massenspektrometrie (MS) sowie die Kernspinresonanzspektroskopie (NMR) verwendet, um die Metaboliten zu analysieren. Es sind mehrere Analysetechniken erforderlich, um den Gro{\"s}teil des Metaboloms mit seinen chemisch verschiedenen Metaboliten zu erfassen. Artikel I fasst die Literatur zu Untersuchungen des Metabolismus von S. pneumoniae in den letzten Jahren zusammen. Um eine Momentaufnahme des biologischen Systems zum jeweiligen Zeitpunkt zu erhalten, ist neben dem reproduzierbaren Wachstum w{\"a}hrend der Kultivierung auch die exakte Probenahme zu beachten. Aus diesem Grund wurde in dieser Dissertation ein Probenahmeprotokoll f{\"u}r das Endometabolom von S. pneumoniae etabliert (Artikel II). Mithilfe des optimierten Protokolls wurde eine umfassende Metabolomanalyse in einem chemisch definierten Medium durchgef{\"u}hrt (Artikel II). Um S. pneumoniae in einer Umgebung {\"a}hnlich der im Wirt zu untersuchen, wurde in einem modifizierten Zellkulturmedium kultiviert. Intermediate zentraler Stoffwechselwege von S. pneumoniae wurden analysiert. Das intrazellul{\"a}re Stoffwechselprofil wies auf einen hohen glykolytischen Flux hin und bot Einblicke in den Peptidoglykan-Stoffwechsel. Dar{\"u}ber hinaus widerspiegelten die Ergebnisse die biochemische Abh{\"a}ngigkeit von S. pneumoniae von aus dem Wirt stammenden N{\"a}hrstoffen. Ein umfassendes Verst{\"a}ndnis der Stoffwechselwege von Pathogenen ist wichtig, um Erkenntnisse {\"u}ber die Anpassungsstrategien w{\"a}hrend einer Infektion zu gewinnen und so neue Angriffspunkte f{\"u}r Wirkstoffe zu identifizieren. Die zunehmende Verbreitung von resistenten S. pneumoniae-St{\"a}mmen zwingt zur Suche nach neuen antibiotisch wirksamen Substanzen. Im Zuge dessen wurde in Artikel III die metabolische Reaktion von S. pneumoniae w{\"a}hrend des Wachstums unter dem Einfluss antibakterieller Substanzen mit dem Ziel der Identifizierung metabolischer Anpassungsprozesse untersucht. Dabei wurden Antibiotika mit unterschiedlichen Wirkmechanismen verwendet, wie die Beeinflussung der Zellwandbiosynthese (Cefotaxim, Teixobactin-Arg10), der Proteinbiosynthese (Azithromycin) sowie Nukleotidsynthese (Moxifloxacin). Es konnten keine Wirkmechanismus-spezifischen Marker-Metaboliten identifiziert werden. Jedes Antibiotikum verursachte weitreichende Ver{\"a}nderungen im gesamten Metabolom von S. pneumoniae. Die Nukleotid- und Zellwandsynthese waren am st{\"a}rksten betroffen. Besonders vielversprechend sind Antibiotika mit zwei Wirkorten wie Teixobactin-Arg10 und Kombinationen aus zwei Antibiotika. In dieser Dissertation wurde das erste Mal das synthetisch hergestellte Teixobactin-Arg10 mittels einer der modernen OMICS-Techniken untersucht. Die vorliegende umfassende Metabolom-Studie bietet wertvolle Erkenntnisse f{\"u}r Forscher, die an der Identifizierung neuer antibakterieller Substanzen arbeiten. Insgesamt tragen die Ergebnisse der Dissertation zu einem besseren Verst{\"a}ndnis der bakteriellen Physiologie bei.},
  language  = {de}
}