Fabian Otto

Isolierung und Charakterisierung von Fusobacterium varium-Phagen aus Abwasserproben

Dissertation zur Erlangung des akademischen Grades Doktor der Medizin (Dr. med.) vorgelegt an der Medizinischen Fakultät der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg
verteidigt am 13.08.2002

Abstract
Mit mehr als 5100 in der Elektronenmikroskopie beobachteten Vertretern stellen die geschwänzten Bakteriophagen die größte bekannte Gruppe der Viren dar (ACKERMANN et al. 2000). Bis zum heutigen Zeitpunkt sind nur wenige Bakteriophagen mit Spezifität für Stämme des Genus Fusobakterium bekannt.
Neun chloroformresistente Phagen unterschiedlicher Plaquemorphologie und mit Spezifität für Fusobacterium varium wurden aus zwei Abwasserproben isoliert. Die elektronenoptischen Untersuchungen zeigten die Zugehörigkeit zu drei unterschiedlichen Morphotypen. Erstmals konnten 2 Phagen mit Spezifität für Fusobacterium varium isoliert werden, die mit einem isometrischen Kopf und einem langen, mit einer dicken Scheide versehenen und daher wahrscheinlich auch kontraktilen Schwanz dem Morphotyp der Myoviridae zuzuordnen sind. Für jeweils 3 Isolate ergab sich deren Zugehörigkeit zu den bereits für Phagen dieser Spezies bekannten Morphotypen der Podoviridae bzw. Siphoviridae. Alle Phagen lysierten sowohl die indolpositiven als auch indolnegativen Stämme der insgesamt 21 untersuchten Isolate von Fusobacterium varium, woraus wegen der ermittelten hohen Speziesspezifität gefolgert werden kann, daß die Eigenschaft der Indolbildung keine einheitliche Eigenschaft von F.varium ist. Die Phagen fv Na5 und fv 83-554/3/3 lysierten zusammen alle getesteten Stämme von F.varium und könnten somit als "Satz diagnostischer Phagen" zur Identifizierung von Stämmen der Spezies F.varium herangezogen werden. Der Stamm MLU 91-2641/1 wurde von allen Phagen lysiert und könnte somit als ein universeller Indikator für F.varium-Phagen dienen, z.B. zur Erkennung viraler fäkaler Kontamination in Wasserproben. Die molekularbiologische Charakterisierung der Phagen erfolgte anhand der Analyse der Strukturproteine (SDS-PAGE) und des Phagengenoms (Agarosegel-Elektrophorese nach Verdauung durch Restriktionsendonukleasen). Mit Ausnahme von zwei als identisch bestimmten Phagen zeigten die verbleibenden 8 Isolate in mindestens einem Merkmal eindeutige Unterschiede untereinander und stellten somit eigene Entitäten dar. Im Einzelfall sind aber evolutionäre verwandschaftliche Beziehungen innerhalb eines Morphotyps wahrscheinlich.

With more than 5.100 representatives observed in electron microscopy, tailed bacteriophages represent the largest viral group known (ACKERMANN et al. 2000), but only a few phages in the genus Fusobacterium have been described until now.
Nine chloroform resistant phages with different plaque morphology and specific for F. varium could be isolated from domestic sewages. Electron microscopy revealed three different morphotypes. Two phages belonged to the morphological group of the Myoviridae with a long contractile tail, representing a new morphotype with specificity for F. varium. In addition other phages with morphotypes according to the Siphoviridae or Podoviridae could be isolated. The host ranges of the phages were tested by the spot test on soft agar overlays. All strains of F. varium were lysed by one ore more of these phages. No complete identical type of lysis pattern could be observed. One strain (MLU 91-2641/1) was lysed by all nine phages, indicating its potential use as indicator or propagation strain, e.g. for the detection of a viral-faecal contamination in water samples. Together, all of the tested strains of F.varium were lysed by the phages fv Na5 and fv 83-554/3/3, therefore this phages could be useful as a "diagnostic tool" for identification of the species Fusobacterium varium. It is remarkable that both indol-negative and -positive strains of F. varium were lysed by all the phages, indicating a not uniform indol-production in F. varium. The further characterization of the phages was done by analysis of the structural proteins and the nucleic acids by means of PAGE and separation on agarose gels after digestion with restriction endonucleases, respectively.
There was no complete match between the tested phages in all properties; nevertheless the phages seemed to be closely related within the same morphotype.

Keywords:
Bakteriophagen, Phagen, Phagencharakterisierung, Anaerobier, Fusobacterium varium, Fusobakterien, Myoviridae, Siphoviridae, Podoviridae, Abwasser, Indolbildung

bacteriophages, phages, Fusobacterium varium, Myoviridae, Siphoviridae, Podoviridae, sewage, anaerobics, phage characterization, indol

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Inhaltsverzeichnis
Referat, Inhalts-, Abbildungs-, Tabellen- und Abkürzungsverzeichnis (1, I-VII)
1 Einleitung (1-8)
2 Materialien (8-16)
3 Methoden (16-24)
4 Ergebnisse (24-48)
5 Diskussion (49-61)
6 Zusammenfassung (61-63)
7 Literaturverzeichnis (64-70)
8 Thesen (71-73)