title: Molecular Control of Extracellular DNA Release and Degradation in Shewanella oneidensis MR-1 Biofilms: The Role of Phages and Nucleases
title: Molecular Control of Extracellular DNA Release and Degradation in Shewanella oneidensis MR-1 Biofilms: The Role of Phages and Nucleases
title: Molekulare Kontrolle der Freisetzung und des Abbaus von extrazellulärer DNA in Shewanella oneidensis MR-1 Biofilmen: Die Rolle von Phagen und Nukleasen
Creators: name: Binnenkade, Lucas
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2015
Subjects: Nuklaese
nuclease
biofilm , extracellular DNA
phage
Phage
Generalities
Allgemeines, Wissenschaft
Biofilm , extrazelluläre DNA
Biofilm

description: Bakterien bilden unter natürlichen
      Bedingungen häufig oberflächen-assoziierte multizelluläre
      Gemeinschaften, welche allgemein als Biofilme bezeichnet
      werden. Die Bildung von Biofilmen ist ein komplexer und
      präzise regulierter Prozess, der es Bakterien ermöglicht,
      beinahe jede Art von Oberfläche zu besiedeln und dadurch
      physikalischen Stressfaktoren, Nährstoffmangel und
      Antibiotika standzuhalten. Des Weiteren kann
      oberflächenassoziiertes Wachstum die Virulenz von pathogenen
      Bakterien erhöhen und Umweltkeimen die Erschließung von
      Oberflächen als Nährstoff- und Energiequelle ermöglichen. Aus
      diesem Grund hat sich gezeigt, dass bakterielle
      Biofilmbildung von großer medizinischer, ökologischer und
      ökonomischer Relevanz ist. Ein wichtiger Bestandteil von
      Biofilmen ist die extrazelluläre polymere Matrix welche sich
      typischerweise aus Exopolysacchariden, Proteinen und
      extrazellulärer DNA (eDNA) zusammensetzt. Die Bedeutung der
      eDNA für Biofilme war lange unklar, jedoch konnte durch eine
      Reihe von Studien gezeigt werden, dass eDNA für die meisten
      Bakterienspezies, darunter Shewanella oneidensis MR-1, von
      essentieller Bedeutung für die strukturelle Entwicklung der
      Biofilme ist. Vielfach unbekannt sind jedoch Mechanismen,
      welche die Freisetzung von eDNA regulieren bzw. ausführen und
      solche, die an der Modulation und am Abbau (z.B. zur endogen
      induzierten Auflösung von Biofilmen oder zur Erschließung von
      eDNA als Nährstoffquelle) beteiligt sind. In der vorliegenden
      Arbeit wurde diese Mechanismen molekularbiologisch,
      mikroskopisch und biochemisch untersucht.
description: Under natural conditions, most
      bacteria tend to form surface-associated multicellular
      communities that that are commonly referred to as biofilms.
      Biofilm formation is a complex and highly regulated process
      that enables bacteria to colonize almost every kind of
      surface and to resist diverse physical stresses, starvation,
      and antibiotics. Moreover, surface-associated growth
      increases virulence in many pathogenic bacteria and allows
      environmental bacteria to exploit surfaces as nutrient and
      energy reservoir. Accordingly, bacterial biofilm formation
      has been shown to be of great medical, ecological, and
      economical relevance. An essential component of biofilms is
      the extracellular polymeric matrix that commonly consists of
      a complex mixture of exopolysaccharides, proteins, and
      extracellular DNA (eDNA). The significance of eDNA in
      biofilms has long been disregarded, but a high number of
      studies has now demonstrated that it is required for
      structural biofilm formation in most bacteria, including
      Shewanella oneidensis MR-1. However, mechanisms that regulate
      and mediate eDNA release on the one hand, and those that
      control eDNA modulation and degradation (e.g. to induce
      biofilm dispersal or to exploit eDNA as source of nutrients)
      on the other hand, are still incompletely understood. These
      mechanisms were analyzed in the present study by molecular
      biological, microscopic, and biochemical approaches.