Identifikation von DivIVA/GpsB-abhängigen Prozessen in Listeria monocytogenes

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Sven Halbedel
• Fachliche Zuordnung: Parasitologie und Biologie der Erreger tropischer Infektionskrankheiten ; Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 223759939

DivIVA/GpsB-Proteine sind eine exklusiv in den Gram-positiven Bakterien konservierte Proteinfamilie mit wichtigen und teilweise essenziellen Funktionen in Zellwachstum und Zellteilung. DivIVA/GpsB-Proteine sind oligomere Membran-bindende Proteine und bestehen aus einer N-terminalen Lipid-bindenden Domäne und einer für die Oligomerisierung benötigten C-terminalen Domäne (CTD). Anhand der Länge ihrer CTDs können DivIVA- von GpsB-Proteinen abgegrenzt werden. Proteine beider Untergruppen binden an gekrümmte Membranbereiche, wie sie im Zuge der Zellteilung durch das Einschnüren des Teilungsseptums auftreten. Dort wirken sie als Gerüstprotein und rekrutieren eine Vielzahl spezies-spezifischer Proteine mit Funktionen in Zellteilung, Zellwandbiosynthese, Chromosomensegregation oder Proteinsekretion durch direkte Protein-Protein-Interaktionen an das Septum. Ihre einzigartige dreidimensionale Struktur und ihre auf Gram-positiven Bakterien limitierte Verbreitung haben DivIVA/GpsB-Proteine als mögliche neue Drugtargets interessant gemacht. In dem humanpathogenen Bakterium Listeria monocytogenes ist DivIVA für die Kontrolle der Zellteilung durch MinCDJ und - auf bislang unverstandene Art und Weise - für die Koordination der SecA2-abhängigen Autolysinsekretion notwendig. L. monocytogenes GpsB ist involviert in Biosynthese und Modifikation der Zellwand und kontrolliert die Aktivität des bi-funktionalen Penicillin-bindenden Proteins PBP A1 und der Peptidoglycan N-acetylglucosamin Deacetylase PgdA auf ungeklärte Art und Weise. Für die Virulenz von L. monocytogenes sind sowohl DivIVA als auch GpsB essenziell. Im vorliegenden Projektantrag sollen Interaktionspartner des GpsB-Proteins aus L. monocytogenes identifiziert und weiterführend analysiert werden. Dazu sollen zunächst bekannte Zellteilungsproteine auf Interaktion mit GpsB und auf Abhängigkeit ihrer Lokalisation von GpsB getestet werden. Um gänzlich neuartige GpsB-Interaktionpartner zu identifizieren sollen Suppressormutanten isoliert werden, welche den Wachstumsdefekt einer gpsB-Mutante bei erhöhter Temperatur supprimieren. Diese werden spontan mit hoher Frequenz gebildet und erste Untersuchungen haben bestätigt, dass die in solchen Suppressoren mutierten Gene für neuartige GpsB-bindende Proteine kodieren. Die Funktion dieser Gene ist bislang unbekannt. Sie und die Funktion neuer, noch zu identifizierender gpsB-Suppressorgene soll mit Hilfe molekularbiologischer Experimente aufgeklärt werden. Darüber hinaus soll die Rolle von GpsB bei der Modifikation der Zellwand durch PgdA-abhängige Deacetylierung durch funktionale genetische Experimente, Protein-Protein-Interaktions- und Lokalisationsstudien analysiert werden. Durch chemische Mutagenese sollen Suppressormutanten isoliert werden, welche den Motilitätsdefekt einer divIVA-Mutante auf Soft-Agar kompensieren. In sich anschließenden Experimenten soll die Funktion der in diesen Mutanten betroffenen Gene aufgeklärt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen