Karakterisering af et nyt Klebsiella pneumoniae amyloid i biofilm formation
Den Gramnegative bakterie Klebsiella pneumoniae kan give alvorlige infektioner i ældre, diabetikere og immunsupprimeret individer, såsom urinvejsinfektioner (UVI), lungebetændelse og sepsis. Mange UVI’er er associeret med indlagte urinkatetre, da K. pneumoniae er i stand til at kolonisere medicinsk udstyr; dette ses i forbindelse med at bakterien er i stand til at danne biofilm på katetre. Dannelsen af biofilm på abiotiske overflader ses også i andre bakterier som for eksempel Escherichia coli, hvorfra man ved at amyloide fibre udgør størstedelen af biofilmen og at den bidrager til dannelsen af det. Amyloider i forskellige bakterier er blevet identificeret, men alligevel er ingen blevet karakteriseret i K. pneumoniae stammer. Dermed er formålet med dette studie at karakterisere et nyt K. pneumoniae amyloid i forbindelse med biofilm formation. For at identificere amyloidet blev der lavet bakteriekulturer med Congo rødt (CR) for at danne en biofilm. Biofilmen blev derefter vurderet ved hjælp af lys- og fluorescence mikroskopi, og fibrene i biofilmen blev karakteriseret ved hjælp af elektronmikroskopi (EM). Efterfølgende blev proteinet identificeret ved udførelse af SDS-PAGE, in-gel digestion, MALDI-TOF MS og MS/MS. Ud fra de syv K. pneumoniae isolater der blev lavet bakteriekulturer af, udviste isolat CA402 de bedste resultater når det kom til dannelsen af biofilm, binding af CR og lys- og fluorescence mikroskopi; alle resultaterne viste særlige træk for amyloider. CA402 blev derfor brugt til resten af forsøgene. EM udviste også egenskaber karakteristiske for amyloid, hvilket tyder på at dette er amyloide fibre fundet i biofilmen. SDS-PAGE af de amyloide fibre, som blev behandlet med myresyre, viste et distinktivt bånd ved 20kDa, hvilket tydede på at dette kunne indeholde amyloid proteinet. Fire interessante peptid masser blev målt ved hjælp af MALDI-TOF, men peptidet ved 1510.738 m/z var det mest fremtrædende af dem. Efterfølgende viste MS og MS/MS at dette peptid matchede med MrkA subunit i type 3 fimbriae i en CA402 protein database. Dette tyder på, at det amyloide fiber fundet i K. pneumoniae CA402 er MrkA. Disse resultater giver en bedre forståelse af patogenesen, da type 3 fimbriae er kendt for at spille en rolle i biofilm formation og MrkA er en del af type 3 fimbriaThe Gram-negative bacteria Klebsiella pneumoniae can cause severe infections in elderly, diabetics, and immunocompromised individuals, such as urinary tract infections (UTI), pneumoniae, and sepsis. Many UTIs are associated with indwelling urinary catheters since K. pneumoniae is able to colonize medical equipment; this is related to the fact that the pathogen is also able to create biofilms on catheters. The creation of biofilms on abiotic surfaces is also seen in other bacteria, such as Escherichia coli, from which it is known that amyloid fibers constitute most of the biofilm and it contributes to the formation of it. Amyloids in different bacteria have been identified, yet none have been characterized in K. pneumoniae strains. Thus, the aim of this study is to characterize a new K. pneumoniae amyloid in biofilm formation. To identify the amyloid, bacterial cultures with Congo red (CR) were made to create a biofilm. The biofilm was then assessed with brightfield- and fluorescence microscopy, and the fibers in this biofilm were characterized by electron microscopy (EM). Subsequent protein identification was performed by SDS-PAGE, in-gel digestion, MALDI-TOF MS and MS/MS. Of the seven K. pneumoniae isolates that were cultivated, isolate CA402 exhibited the most prominent results in biofilm formation, binding of CR and brightfield- and fluorescence microscopy, all displaying distinctive traits of amyloid fibers; CA402 was therefore used for the rest of the experiments. EM also displayed fibers with characteristic properties of amyloid, indicating these are amyloid fibers found in the biofilm. SDS-PAGE of the amyloid fibers that were treated with formic acid showed a distinctive band at 20kDa, indicating it could contain the amyloid protein. Four interesting peptide masses appeared after measuring with MALDI-TOF, but the peptide mass at 1510.738 m/z was the most distinctive. Subsequent MS and MS/MS revealed that this peptide matched with the MrkA subunit of type 3 fimbriae in a CA402 protein database. This indicates that the amyloid fiber found in K. pneumoniae CA402 is MrkA. The findings thereby provide a better understanding of the pathogenesis, as type 3 fimbriae are known to play a role in biofilm formation and MrkA is part of the type 3 fimbriae