16.06.2020

Genomskaliges Modell von Staphylococcus epidermidis

In ihrer Bachelorarbeit erstellte Anastasiia Grekova ein erstes Modell des fakultativen Pathogens der Haut.

Der menschliche Körper bietet Nischen für zahlreiche Mikroorganismen dar, von denen viele die Gesundheit fördern oder Krankheiten hervorrufen können. Ein oft isoliertes Mitglied des Hautmikrobiomes, Staphylococcus epidermidis, kann allerdings sowohl die eine als auch die andere Rolle annehmen und schwer verlaufende Entzündungen zu verursachen. Wie genau sich die metabolische Antwort des Bakteriums auf Umgebungsbedingungen ändert, war die Frage, der Anastasiia Grekova ihre Bachelorarbeit widmete.

Dazu entwickelte sie ein Stoffwechselmodell des Bakteriums. Die aus der Literatur gewonnenen Labordaten ermöglichten ihr, das Wachstumsverhalten des Modells zu analysieren. Insbesondere schien das Modell sauerstoffempfindlich zu sein und je nach Bedingung unterschiedliche Stoffwechselwege zu aktivieren. Das Computermodell wurde auf verschiedenen Nährstoffmedien, wie zum Beispiel einem Nasen-ähnlichen synthetischen Medium, untersucht. Einen weiteren Einblick in die ökologische Adaption von S. epidermidis wurde mittels eines Gemeinschaftsmodells mit Staphylococcus aureus gewonnen. Die Simulationsergebnisse zeigten, dass die Bakterien um einige Aminosäuren konkurrieren müssen, die im Nasenmedium mangeln. Dadurch verringert mit der Wechselwirkung die Wachstumsrate. 

Der neue Modellentwurf von S. epidermidis erweitert das Ensemble des in silico Nasen-Mikrobioms, welches das fundamentale Verständnis der antimikrobiell-resistenten Krankheitserregern ermöglicht.