Regulation des C-Stoffwechsels in Mycoplasma pneumoniae

• Antragsteller: Professor Dr. Jörg Stülke
• Fachliche Zuordnung: Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie
• Förderung: Förderung von 2006 bis 2009
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 22319326

• Erstellungsjahr: 2011

Zusammenfassung der Projektergebnisse

In diesem Projekt wurden verschiedene Aspekte des Stoffwechsels sowie Regulationsmechanismen in M. pneumoniae in ihrem Bezug zur Pathogenität der Bakterien untersucht. Zunächst haben wir die Phosphorylierung des HPr-Proteins untersucht und gezeigt, dass dafür die HPr-Kinase essentiell ist. Diese Phosphorylierung kontrolliert in M. pneumoniae die Glukoseaufnahme und nicht die Expression kataboler Gene wie in vielen anderen Bakterien. Für die beiden Wege des Überfluss-Stoffwechsels konnten wir nachweisen, dass die Acetatbildung durch Glucose und die Lactatbildung durch Glycerol induziert wurde. Der Promotor des Gens für die Acetatkinase (ackA) wurde einer Mutationsanalyse unterzogen und ist damit der erste und bisher einzige Promotor aus einem Mycoplasma, der so detailliert untersucht wurde. Dabei zeigte sich, dass lediglich die -10 Region, nicht aber die -35-Region von Bedeutung ist. Untersuchungen zum Glycerol und Glycerophosphodiester-Stoffwechsel ergaben, dass hier der wesentliche Virulenzfaktor von M. pneumoniae, das Wasserstoffperoxid gebildete wird. Das entsprechende Enzym (die Glycerol-Phosphat-Oxidase) haben wir biochemisch und durch eine Mutation analysiert. Für die Glycerophosphodiesterase GlpQ konnten wir zeigen, dass sie neben ihrer enzymatischen auch noch eine regulatorische Funktion ausübt. Schließlich haben wir Proteinphosphorylierungen in M. pneumoniae näher untersucht. Ca. 10% aller Proteine werden in M. pneumoniae phosphoryliert, darunter viele Enzyme des Stoffwechsels und Adhäsionsproteine. Die Adhäsionsproteine werden durch die Kinase PrkC phosphoryliert und damit stabilisiert. Die Inaktivierung des prkC-Gens führt zum Verlust des adhärenten Wachstums und auch der Pathogenität.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• (2006) Probing in vivo promoter activities in Mycoplasma pneumoniae: A system for generation of single-copy reporter constructs. Appl. Env. Microbiol. 72: 1696-1699
  Halbedel, S. & Stülke, J.
  
• (2006) Regulatory protein phosphorylation in Mycoplasma pneumoniae: A PP2C-type phosphatase serves to dephosphorylate HPr(Ser-P). J. Biol. Chem. 281: 26253-26259
  Halbedel, S., Busse, J., Schmidl, S. & Stülke, J.
  
• (2007) Expression of Mycoplasma proteins carrying an affinity tag in M. pneumoniae allows rapid purification and circumvents problems related to the abberant genetic code. Appl. Env. Microbiol. 73: 7799-7801
  Schmidl, S., Hames, C. & Stülke, J.
  
• (2007) Regulation of carbon metabolism in the mollicutes and its relation to virulence. J. Mol. Microbiol. Biotechnol. 12:147-154
  Halbedel, S., Hames, C. & Stülke, J.
  
• (2007) Tools for the genetic analysis of Mycoplasma. Int. J. Med. Microbiol. 297: 37-44
  Halbedel, S. & Stülke, J.
  
• (2007) Transcription in Mycoplasma pneumoniae: Analysis of the promoters of the ackA and ldh genes. J. Mol. Biol. 371: 596-607
  Halbedel, S., Eilers, H., Jonas, B., Busse, J., Hecker, M., Engelmann, S. & Stülke, J.
  
• (2008) The acidic glutamate-rich Mpn474 protein of Mycoplasma pneumoniae is surface exposed and covers the complete cell. Microbiology 154: 1185-1192
  Hegermann, J., Halbedel, S., Regula, J., Gabdoulline, R. R., Stülke, J. & Herrmann, R.
  
• (2009) Glycerol metabolism is important for cytotoxicity of Mycoplasma pneumoniae. J. Bacteriol. 191: 747-753
  Hames, C., Halbedel, S., Hoppert, M., Frey, J. & Stülke, J.
  
• (2009) Mycoplasma and Spiroplasma. Encyclopedia of Microbiology (M. Schaechter, ed.), Elsevier, Oxford. p. 208-219
  Stülke, J., Eilers, H. & Schmidl, S.
  
• (2010) Interactions between glycolytic enzymes of Mycoplasma pneumoniae. J. Mol. Microbiol. Biotechnol. 19: 134-139
  Dutow, P., Schmidl, S. R., Ridderbusch, M., & Stülke, J.
  
• (2010) The phosphoproteome of the minimal bacterium Mycoplasma pneumoniae: Analysis of the complete known Ser/Thr kinome suggests the existence of novel kinases. Mol. Cell. Proteomics 9: 1228-1242
  Schmidl, S. R., Gronau, K., Pietack, N., Hecker, M., Becher, D., & Stülke, J.
  
• (2010) The stability of cytadherence proteins in Mycoplasma pneumoniae requires activity of the protein kinase PrkC. Infect. Immun. 78: 184-192
  Schmidl, S. R., Gronau, K., Hames, C., Busse, J., Becher, D., Hecker, M., & Stülke, J.
  
• (2010) Up-regulation of thymidine kinase activity compensates for loss of thymidylate synthase activity in Mycoplasma pneumoniae. Mol. Microbiol. 77: 1502-1511
  Wang, L., Hames, C., Schmidl, S. R. & Stülke, J.