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Projekt
Funktionelle Analyse von Glycan-Bindeproteinen und Glycan-Transportproteinen
Antragsteller
Professor Dr. Matthias Höhne
Fachliche Zuordnung
Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie
Förderung
Förderung von 2016 bis 2024
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 277249973
Das Teilprojekts A3 zielt darauf ab, Struktur-Funktionsbeziehungen von SusD-ähnlichen Proteinen aufzuklären, indem bindende Polysaccharid-Substrate identifiziert und die molekularen Mechanismen dieser Bindung aufgedeckt werden. In der stark diffusiven, marinen Umwelt ist die Bindung und Aufnahme von Oligosaccharidfragmenten ein wichtiger Schritt der Kohlehydratverwertung. Die Frage, wie Binde- und Transportproteine zusammenwirken, um Oligosaccharide effizient aufzunehmen, ist für marine Bakterien noch nicht gut untersucht. In der ersten Förderphase haben wir ein Laminarin-bindendes, SusD-ähnliches Protein (GM_SusDlam) aus Gramella sp. MAR_2010_102 identifiziert, welches spezifisch verzweigtes Laminarin bindet. Wir haben die Kristallstruktur gelöst und Schlüsselreste für die Substratbindung identifiziert. Basierend auf der existierenden Selektivität für stark verzweigtes Laminarin stellen wir die Hypothese auf, dass SusD-ähnliche Proteine mit unterschiedlichen Selektivitäten für verschiedene Laminarintypen evolviert wurden. Daher verfolgt das A3 Projekt in zweiten Förderphase das Ziel, die biochemischen Mechanismen zu verstehen, wie dieses bedeutsame heterogene Polysaccharid Laminarin gebunden und aufgenommen wird. Dafür wollen wir untersuchen, wie die Spezifität von SusD-ähnlichen Proteinen für unterschiedliche Laminarinstrukturen mit den Klassen verschiedener Laminarin-PULs korreliert (zusammen mit A1). Kürzlich wurde es anhand der Struktur eines SusC/D Komplexes deutlich, dass SusD-ähnliche Proteine beim Transport von Oligosacchariden assistieren. Da unsere (und die literaturbekannten) Bindestudien mariner SusD-ähnlicher Proteine nur mit Polysacchariden durchgeführt wurden, fokussiert das A3-Projekt darauf, das Bindungsverhalten mit Oligosacchariden zu untersuchen. Dafür werden wir Laminarine (und andere Polysaccharide) mit verschiedener molekularer Architektur aus Modellorganismen extrahieren und mit Endoglycosylhydrolasen behandeln, welche auf der bakteriellen Zelloberfläche lokalisiert sind, um definierte Oligosaccharide zu erhalten. Damit können die Spezifitäten einer Kollektion SusD-ähnlicher Proteine aus unterschiedlichen PUL-Typen aufgeklärt werden. Mit Hilfe fluoreszenzmarkierter Oligosaccharide werden wir zudem deren Transport in die Bakterienzelle untersuchen. Weiterhin werden wir über Mutagenese wichtige Aminosäurereste identifizieren, welche die Spezifität der Bindung maßgeblich prägen. Die daraus abgeleiteten Sequenzmotive erlauben eine Vorhersage der Bindungsspezifität SusD-ähnlicher Proteine (z.B. aus Metagenomanalysen) für verschiedene Laminarintypen. Neben dem Focus auf Laminarin sollen im Teilprojekt A3 auch SusD-ähnliche Proteine untersucht werden, welche in anderen PULs gefunden werden, die im Konsortium untersucht werden (in Zusammenarbeit mit A2 und A3).
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
