The human antibody response to experimental colonization with Staphylococcus aureus NCTC8325-4 [Elektronische Ressource] / vorgelegt von Nguyen Thi Thu Hoai

Aus der Abteilung für Immunologie
(Leiterin Prof. Dr. Christine Schütt )
der Medizinischen Fakultät der Ernst-Moritz-Arndt-Universität Greifswald






Thema:
The human antibody response to
experimental colonization with Staphylococcus aureus NCTC8325-4

Inaugural - Dissertation
zur
Erlangung des akademischen
Grades
Doktor der Naturwissenschaften in der Medizin
(Dr. rer. med.)
der
Medizinischen Fakultät
der
Ernst-Moritz-Arndt-Universität Greifswald

vorgelegt von
Nguyen Thi Thu Hoai
geb. am 08.07.1981
in: Hoa Binh, Vietnam



Greifswald, 2008


































Dekan: Prof. Dr. rer. nat. Heyo K. Kroemer
1. Gutachter: Prof. Dr. med. Barbara M. Bröker
2. Gutachter: Prof. Dr. Uwe Völker
3. Gutachter: Prof. Alex van Belkum
Ort, Raum: Seminarraum des Friedrich Loeffler Instituts für Medizinische Mikrobiologie
Tag der Disputation:10 Dezember 2008
Eidesstattliche Erklärung

Hiermit erkläre ich, daß ich die vorliegende Dissertation selbständig verfaßt und keine anderen
als die angegebenen Hilfsmittel benutzt habe.

Die Dissertation ist bisher keiner anderen Fakultät vorgelegt worden.

Ich erkläre, daß ich bisher kein Promotionsverfahren erfolglos beendet habe und daß eine
Aberkennung eines bereits erworbenen Doktorgrades nicht vorliegt.



Datum Unterschrift







Nguyen Thi Thu Hoai

Contents
Contents ................................................................................................................................ A1 
List of Tables .......................................................................................................................... A3 
List of Figures ......................................................................................................................... A4 
Acknowledgments ................................................................................................................. A6 
List of Abbreviations .............................................................................................................. A8 
Summary ............................................................................................................................. A10 

Chapter 1 INTRODUCTION ............................................................................................1 
1.1 Staphylococcus aureus‐human interaction in colonization and infection ............................ 1 
1.1.1 S. aureus genetics and virulence factors ......................................................................................2 
1.1.2 Correlation of S. aureus nasal carriage and risk of infection ........................................................9 
1.1.3 Interactions between human immune system and S. aureus‐ Perspective of anti‐
staphylococcal vaccines ..................................................................................................................... 13 
1.2 Immune proteomics ......................................................................................................... 21 
Aims of the study ................................................................................................................... 23 
Chapter 2 MATERIALS AND METHODS....................................................................24 
2.1 Materials .......................................................................................................................... 24 
2.1.1 S. aureus strains ........................................................................................................................ 24 
2.1.2 Human sera ............................................................................................................................... 24 
2.1.3 Chemicals ... 26 
2.1.4 Media, buffers and solutions ..................................................................................................... 28 
2.1.5 Equipments  30 
2.1.6 Softwares .... 31 
2.2 Methods .......................................................................................................................... 31 
2.2.1 Protein isolation  31 
2.2.2 Two‐dimensional polyacrylamide gel electrophoresis (2‐D PAGE) ........................................... 33 
2.2.3 Visualization of proteins on gels ............................................................................................... 34 
2.2.4 Identification of protein by MALDI‐TOF‐MS .............................................................................. 36 
2.2.5 Immunoblotting  37 
2.2.6 Evaluation of gels and blots ...................................................................................................... 38 
Chapter 3 RESULTS .......................................................................................................41 
3.1 Optimization of the experimental procedures .................................................................. 41 
3.1.1 Two‐dimensional immunoblots (2‐D IBs) .................................................................................. 41 
3.1.2 Optimization of data analysis .................................................................................................... 46 
3.2 Reference maps of S. aureus 8325‐4 extracellular proteins ............................................... 49 
3.3 Comprehensive immune proteome of S. aureus 8325‐4 extracellular proteins ................. 54 
3.4 Inter‐individual variability of baseline IgG binding to S. aureus Ags .................................. 60 
3.5 Differences between carriers and noncarriers in baseline IgG binding to S. aureus Ags ..... 65 
3.6 Impact of experimental colonization on the Ab response ................................................. 66 

A1

Chapter 4 DISCUSSION .................................................................................................69 
4.1 The immune proteome approach for the analysis of the humoral  immune response 
against identification of S. aureus .......................................................................................... 69 
4.2 The extracellular proteome of S. aureus 8325‐4................................................................ 71 
4.3 IgG binding to S. aureus extracellular proteins ................................................................. 73 
4.4 Factors determining the immune reactivity of S. aureus extracellular proteins ................. 75 
4.5 Anti‐S. aureus Ab profiles are heterogeneous among individuals ..................................... 76 
4.6 The core and the variable immune proteome of S. aureus ................................................ 77 
4.7 Differences between carriers and noncarriers in baseline IgG binding to S. aureus ........... 78 
4.8 Impact of experimental colonization with S. aureus  on the serum IgG response .............. 80 
Chapter 5 CONCLUSIONS AND PERSPECTIVES......................................................81 
REFERENCES ........................................................................................................................... 84 

APPENDIX