Untersuchungen zu den molekularen Grundlagen der bakteriellen endozytoseartigen Aufnahme von Proteinen

• Antragsteller: Dr. Damien Devos; Professor Dr. Christian Jogler
• Fachliche Zuordnung: Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen ; Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 239740592

Hintergrund:Einige Bakterien des PVC-Superphylums können Proteine mittels Vesikel in einem Endozytose-artigen Prozess aufnehmen. Neben unbekannten Interaktionspartnern spielen dabei wahrscheinlich membrane coat Proteine (MCs) eine entscheidende Rolle. Derartige Proteine haben eine vergleichbare Struktur wie eukaryotische Clathrine. Da die molekularen Grundlagen dieses bakteriellen Endozytose-artigen Prozesses noch nicht verstanden sind, bleibt es zu klären ob der Vorgang analog oder homolog zur Kerneigenschaft der Eukaryonten ist.Hypothese:MCs sind sehr wahrscheinlich essentiell für die Vesikel Bildung und die Endozytose-artige Aufnahme von Proteinen in Planctomyceten. Wir erwarten daher, dass alle PVC Bakterien mit MC-Proteinen zur Endozytose-artige Aufnahme von Proteinen befähigt sind. Neben MCs sind wahrscheinlich weitere (Motor-) Proteine für diesen Prozess erforderlich.Zielsetzung:Um unsere Hypothese zu überprüfen werden wir drei primäre Forschungsansätze verfolgen. Diese Ansätze nutzen unsere komplementären wissenschaftlichen Fähigkeiten und stellen zudem gegenseitige Absicherungen dar.A: Entwicklung genetischer Werkzeuge für Gemmata obscuriglobus.Die Analyse der molekularen Grundlagen der Endozytose-artigen Aufnahme von Proteinen wurde durch fehlende genetische Werkzeuge unmöglich gemacht. Die Benötigten Werkzeuge wurden von uns für Planctomyces limnophilus entwickelt und sollen im Rahmen des Forschungsvorhabens auf G. obscuriglobus übertragen werden um z.B. die Herstellung von Mutanten oder die Markierung von MC-Proteinen durch fluoreszierende Proteine zu ermöglichen.B: Analyse der Endozytose-artigen Aufnahme von Proteinen in ausgewählten PVC Bakterien.Im PVC Superphylum existieren genetische Werkzeuge derzeit ausschließlich für P. limnophilus und V. spinosum. Beide Spezies codieren MC-Proteine, wurden bis dato allerdings nicht auf die Endozytose-artige Aufnahme von Proteinen hin untersucht. Wir werden daher zunächst derartige Untersuchungen durchführen um dann die molekularen Mechanismen der Endozytose-artige Aufnahme von Proteinen im genomischen Hintergrund von G. obscuriglobus , P. limnophilus und V. spinosum unter Zuhilfenahme von Mutanten, Fluoreszens markierten Proteinen und hochauflösender (Zeitreihen) Lichtmikroskopie zu untersuchen. Da bereits ein Organismus für diese Untersuchungen ausreichen würde haben wir mehrere Rückfallebenen.C: Biochemische Charakterisierung des Endozytose-artigen Phänomens in ausgewählten PVC BakterienWir werden mit Hilfe von bioinformatischen- und biochemischen Methoden wie Hefe 2-Hybrid Analysen oder einer neuen Co-Immuno-Prezipitations Logik in Zusammenarbeit mit R. Hallet (Belgien) und Mike Rout (USA) Proteine identifizieren, die an der Vesikel basierenden, Endozytose-artigen Aufnahme von Proteinen beteiligt sind. Solche Proteine werden durch Mutagenese- oder (GFP) Markierungsstudien näher charakterisiert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Spanien