Stoffwechseluntersuchungen von pathogenen Bakterien und Pflanzen durch Isotopolog-Profiling (GC/MS) und 1H-NMR Metabolomics

Die Methode des Isotopolog-Profilings mittels Gaschromatographie gekoppelt mit Massenspektrometrie (GC/MS) lieferte wichtige Erkenntnisse über den Metabolismus der pathogenen Bakterien Listeria monocytogenes und Yersinia enterocolitica. Perturbationsstudien mit 15N-markierten Substraten gaben Aufschluss über den bisher wenig bekannten Stickstoffmetabolismus von L. monocytogenes. Das Pathogen nutzte simultan unterschiedliche N-Quellen. Neben Ammonium, Glutamin und den verzweigtkettigen Aminosäuren dienten auch Ethanolamin und Glucosamin als Stickstoffdonoren für die Proteinbiosynthese, wobei letztere als ubiquitäre Darmbestandteile von potentiellen Wirten in vivo von größerer Bedeutung sein dürften. Ergänzt wurden diese Befunde durch Experimente in vivo mit C. elegans als Wirt.

Bei Y. enterocolitica offenbarten Markierungsversuche mit 13C-markierten Substraten eine zentrale Rolle von Glutamin bei der Synthese und Bereitstellung der Effektorproteine (YOP) in der virulenten Phase. Sowohl der Wildtyp als auch eine Mutante (Deletion des Gens für die PEP-Carboxylase) zeigten eine hohe Flexibilität in der Wahl ihrer Kohlenstoffquellen und ihrer Anpassungsfähigkeit an unterschiedliche äußere Bedingungen.

Des Weiteren gaben Metabolomstudien mithilfe von 1H-NMR-Spektroskopie in Verbindung mit multivariaten, statistischen Analysemethoden Einblicke in den Stoffwechsel von Staphylococcus aureus (extrazelluläre Metabolite nach Deletion eines Regulators des Citratzyklus), Escherichia coli (Veränderungen im Metabolom nach HOCl-Stress) und der Kokosnusspalme Cocos nucifera (Zusammensetzung des cuticulären Wachses verschiedener Ecotypen).