Rolle von Effluxpumpen bei der Sekretion von Pyoverdin durch Pseudomonas putida KT2440

• Antragsteller: Professor Dr. Heinrich Jung
• Fachliche Zuordnung: Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen
• Förderung: Förderung seit 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 430651076

Eisen ist für die meisten Organismen lebenswichtig, für Bakterien jedoch oft schwer zu erwerben, da Eisenionen in natürlichen Lebensräumen eine geringe Löslichkeit aufweisen oder an Proteine in Wirten gebunden sind. Bakterien der Gattung Pseudomonas lösen dieses Problem durch die Synthese, Sekretion und Wiederaufnahme des eisenbindenden Siderophors Pyoverdin (PVD). Die PVD-Synthese und die Aufnahme des PVD-Eisen-Komplexes sind relativ gut untersucht, der Mechanismus der PVD-Sekretion ist jedoch nur teilweise verstanden. In diesem Projekt soll der Mechanismus der PVD-Sekretion am Modell des Bodenbakteriums Pseudomonas putida KT2440 untersucht werden. Der Stamm ist der am besten untersuchte saprophytische Pseudomonad, ein funktionales Chassis für die industrielle Biokatalyse, und er produziert nur einen Siderophortyp, PVD. Unsere vorläufigen Ergebnisse weisen darauf hin, dass die PVD-Sekretion nicht von einem einzelnen Sekretionssystem abhängt, sondern dass mehrere Effluxpumpen der ABC- und RND-Familien beteiligt sind, die zum Teil von Resistenzmechanismen gegen Antibiotika bekannt sind. Wir planen (1) die an der PVD-Sekretion beteiligten Effluxpumpen in P. putida KT2440 zu identifizieren; (2) die spezifische Rolle dieser Pumpen bei der PVD-vermittelten Eisenakquisition und der Resistenz gegen Antibiotika und andere toxische Verbindungen zu untersuchen; und (3) den PVD-Transport zum ersten Mal auf biochemischer Ebene zu charakterisieren, um eine direkte Beteiligung der Effluxpumpen am PVD-Transport zu prüfen und Informationen zu Energiekopplung, Substratspezifität und Kinetik zu erhalten. Die Ergebnisse sollen zu einem besseren Verständnis der Physiologie von Pseudomonaden unter Eisenlimitation beitragen und neue Erkenntnisse über die physiologische Bedeutung der Effluxpumpen liefern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen