Dynamics in bacterial flagellar systems
Final Report Abstract
Insgesamt konnte das Ziel des Projektes, soweit technisch möglich, mehr als erreicht werden. Dem in der Projektbeschreibung vorgeschlagenen Weg wurde weitestgehend gefolgt und eine Reihe von Methoden konnten erstmals für polar flagellierte Bakterien erfolgreich etabliert werden. Allerdings hatten gerade die Eigenschaften des zu untersuchenden zweiten MotAB-Stators zur Folge, dass eine tiefergehende biophysikalische Untersuchung des Hybridflagellenmotors nur sehr eingeschränkt möglich war. Nichtsdestotrotz konnten eine Reihe von neuen Erkenntnissen gesammelt werden, wie eine molekulare Nanomaschine wie der bakterielle Flagellenmotor durch den Austausch von Komponenten an die Umwelt adaptiert werden kann. Wir konnten ebenso zeigen, wie nur einzelne Mutationen in Schlüsselregionen des Statorproteins die Eigenschaften des Motors drastisch und durchaus zum Vorteil der Zelle zu verändern vermögen. Damit konnte zum ersten Mal die Funktion und Evolution eines entsprechenden Motors in Bakterien ausführlich beschrieben werden. Da solche Hybrid- Motorkonfigurationen nicht nur in Shewanella, sondern einer ganzen Reihe bakterieller Spezies konserviert sind, gelten die Erkenntnisse sicherlich in dieser oder ähnlicher Form für viele bakterielle Flagellenmotoren. Die Kenntnis der Funktion lässt sich jedoch noch nicht unmittelbar in eine Anwendung zur wirtschaftlichen Nutzung überführen. Folgeuntersuchungen beträfen in erster Linie eine weitere biophysikalische Charakterisierung des Hybridmotors, der jedoch, wie dargestellt, nicht ohne weiteres und nicht zum großen Teil im Labor des Antragstellers durchgeführt werden könnte. Insbesondere jedoch die neuen Erkenntnisse zur Rolle der polaren Markerproteine FlhF und HubP ergeben eine Vielzahl von Anknüpfungspunkten, die jedoch mit der Funktion des Flagellenmotors nur noch im weiteren Sinne zu tun haben. Daher soll dieses Projekt hiermit abgeschlossen und die entsprechenden Fragen in neu ausgerichteten Projekten bearbeitet werden.
Publications
- (2015) Dual stator dynamics in the Shewanella oneidensis MR-1 flagellar motor. Mol Microbiol 96: 993-1001
Paulick, A., N. J. Delalez, S. Brenzinger, B. C. Steel, R. M. Berry, J. P. Armitage, and K. M. Thormann
(See online at https://doi.org/10.1111/mmi.12984) - (2015) The role of FlhF and HubP as polar landmark proteins in Shewanella putrefaciens CN-32. Mol Microbiol 98: 727-742
Rossmann, F., S. Brenzinger, C. Knauer, A. K. Dörrich, S. Bubendorfer, U. Ruppert, G. Bange, and K. M. Thormann
(See online at https://doi.org/10.1111/mmi.13152) - (2016) Mutations targeting the plug-domain of the Shewanella oneidensis proton-driven stator allow swimming at increased viscosity and under anaerobic conditions. Mol Microbiol 102: 925-938
Brenzinger, S., L. Dewenter, N. J. Delalez, O. Leicht, V. Berndt, A. Paulick, R. M. Berry, M. Thanbichler, J. P. Armitage, B. Maier, and K. M. Thormann
(See online at https://doi.org/10.1111/mmi.13499)
