Durch zyklisches di-GMP vermittelte Mechanismen im "Getriebe" des bakteriellen Flagellums

• Antragsteller: Dr. Florian Rossmann
• Fachliche Zuordnung: Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen ; Strukturbiologie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 385257318

• Erstellungsjahr: 2020

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Der Flagellenmotor ist eine winzige Nanomaschine, welche Bakterien zur Fortbewegung nutzen. Der Motor muss dabei in bestimmter Weise auf Änderungen in den Umgebungsbedingungen von Bakterien reagieren. In diesem Projekt wurde die erste molekulare Struktur eines Flagellenmotors mit einem gebundenen Regulatorprotein innerhalb einer lebendigen Caulobacter crescentus Zelle bestimmt. Zudem entdeckten wir neue, unbekannte Motorstrukturen, die in Ringen mit teilweise unterschiedlicher Anzahl an Untereinheiten angeordnet sind und unbekannte Funktionen besitzen. Diese Ergebnisse werden uns dabei helfen zu verstehen, wie Nanomachinen auf molekularer Ebene funktionieren und wie sie beeinflusst und reguliert werden können. Für mich war es überraschend, wie detailreich und variabel Elektronenmikroskope einsetzbar sind. Daher sind Kenntnisse hinsichtlich der Hard- und Software unabdingbar, um aussagekräftige Aufnahmen herstellen zu können. Die größte Überraschung an den Ergebnissen dieses Projekts war die Entdeckung des relativ großen, zahnrad-förmigen Rings an der Außenseite des Flagellenmotors. Obwohl der Flagellenmotor von C. crescentus bereits gut untersucht war, wurden seit einer alten Studie (Stallmeyer et al. 1989) keinerlei Beweise für eine solche Ringstruktur gefunden.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• 2017. Bacterial Flagellins: Does Size Matter? Trends Microbiol. 26(7): 575-581
  Thomson N. M., Rossmann, F.M., Ferreira, J.L., Matthews-Palmer, T.R., Beeby, M., Pallen, M.J.
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.tim.2017.11.010)
• 2018. Insights into the evolution of bacterial flagellar motors from highthroughput in situ electron cryotomography and subtomogram averaging. Acta Cryst. D. 74(6):585-594
  Rossmann, F.M. Beeby,M.
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1107/S2059798318007945)
• 2019. γ-proteobacteria eject their polar flagella under nutrient depletion, retaining flagellar motor relic structures. PLoS Biology. 17(3): e3000165
  Ferreira, J.L., Gao, F.Z., Rossmann, F.M., Nans, A., Brenzinger, S., Hosseini, R., Wilson, A., Briegel, A., Thormann, K.M., Rosenthal, P.B., Beeby, M.
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3000165)
• 2020. In situ structure of the Caulobacter crescentus flagellar motor and visualization of binding of a CheY-homolog. Molecular Microbiology
  Rossmann, F.M., Hug, I., Sangermani, M., Jenal, U., Beeby, M.
  (Siehe online unter https://doi.org/10.1111/mmi.14525)