Konformationelle Dynamik und Regulation von Typ I ABC-transporter für Maltose aus Bakterien

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr. Enrica Bordignon; Professor Dr. Erwin Schneider
• Fachliche Zuordnung: Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 163317791

ABC (ATP-binding cassette)-Transporter koppeln die Aufnahme oder den Export chemischer Substanzen über biologische Membranen an die Hydrolyse von ATP. Sie sind durch einen gemeinsamen modularen Aufbau gekennzeichnet, nach dem zwei Transmembrandomänen, die eine Translokationspore bilden, mit zwei ATP-spaltenden Domänen assoziiert sind. Der Maltose-Transporter aus E. coli/Salmonella kann aufgrund der Vielzahl verfügbarer genetischer, biochemischer und struktureller Daten als das Modellsystem schlechthin für TypI-ABC-Importer betrachtet werden. Letztere benötigen als eine zusätzliche Komponente ein substratspezifisches Bindeprotein. Aufbauend auf den in der ersten Förderperiode erzielten Ergebnissen schlagen wir eine Fortsetzung der Untersuchungen zur konformationellen Dynamik des Transporters auch im Vergleich zu homologen Systemen vor. Im Einzelnen wollen wir spinmarkierte Maltose synthetisieren und mit deren Hilfe den Translokationsweg des Substrates durch elektronparamagnetische Resonanzspektroskopie (EPR) verfolgen. Die kürzlich eingeführte Verwendung von Nitroxid- und Gadolinium-basierenden Spin-labels soll am Maltose-Transporter als Modell für Membranproteine überprüft werden. Die bisher erfolgreiche Kombination von EPR mit ortsspezifischer chemischer Quervernetzung soll zur Untersuchung der Dynamik spezieller Transportervarianten sowie homologer Systeme eingesetzt werden um die Funktion einzigartiger struktureller Eigenschaften des E. coli-Transporters aufzuklären. In diesem Zusammenhang sollen der Glycerin-3-Phosphat Transporter (UgpB-AEC2) von E. coli und der Maltodextrin Transporter (MalEFGK2) von Bdellovibrio bacteriovorus untersucht werden. Schließlich planen wir mittels biochemischer und genetischer Verfahren die Wechselwirkung der Glucose-Transporter Komponente P-Ser-HPr mit dem Maltose-Transporter im Rahmen der Kohlenstoffregulation (Induktorausschluss) bei dem grampositiven Modellorganismus Lactobacillus casei aufzuklären.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen