Exopolysaccharidsynthese, Translokation und mögliches Zusammenspiel mit der Proteinglykosylierung in Sulfolobus acidocaldarius (SweetSaci)

• Antragstellerin: Professorin Dr. Bettina Siebers
• Fachliche Zuordnung: Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen
• Förderung: Förderung seit 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 393406057

Exopolysaccharide (ePS) spielen eine wichtige Rolle bei mikrobiellen Stressreaktionen und der Bildung von Biofilmen. Dennoch sind die Synthesewege und Funktionen von archaellen ePS noch relativ unerforscht. In SweetSaci wollen wir den Syntheseweg, die Translokation und das potenzielle Zusammenspiel zwischen ePS und Proteinglykosylierungswegen in dem thermoacidophilen Archaeon Sulfolobus acidocaldarius (Saci) aufklären. In unserem vorherigen Projekt (ArchaeaEPS) haben wir eine effizient Biofilm-Kultivierungstechnik und analytische Methoden zur Analyse von EPS Komponenten (Extrazelluläre polymere Substanzen) sowie der ePS Komposition und Größe entwickelt. Durch die Analyse von Gendeletionsmutanten konnten wir zeigen, dass das Gencluster saci_1904-1927, welches für verschiedene Glykosyltransferasen und Membranproteine kodiert, darunter ein mutmaßliches Homolog bakterieller Wzx-Flippasen, die Biofilmbildung und die ePS-Synthese maßgeblich beeinflusst. Interessanterweise wurden allerdings auch Phänotypen beobachtet, die für Mutanten in der N-Glykosylierung berichtet wurden, wie u.a. eine reduzierte Motilität. Bioinformatische Analysen deuten auf Ähnlichkeiten der Membranproteine zu Komponenten des bakteriellen Wzx/Wzy-abhängigen Syntheseweges (Wzx-Flippase) sowie GT-C-fold Proteinen aus bakteriellen Drei-Komponenten Systemen bzw. eukaryotischer N-Glykosylierung (Oligosaccharyltransferase (OST)- Komplex) und damit auf einen Zusammenhang zwischen ePS und Proteinglykosylierungswegen hin. Ziel von SweetSaci ist es, die Mechanismen und das potenzielle Zusammenspiel dieser entscheidenden biologischen Prozesse zu beleuchten. Als wichtige Grundlage soll zunächst die Primärstruktur der Saci ePS in Hinblick auf Monosaccharidabfolge (Sequenz), die absolute und anomomere Konfiguration, glykosidische Bindungen und nicht Kohlenhydrathaltige Seitenketten entschlüsselt werden. Weiterhin werden wir Veränderungen in der EPS und ePS-Zusammensetzung und -Dynamik während des Biofilmzyklus und als Reaktion auf Stressbedingungen wie z.B. Temperaturstress oder Nähstoffmangel untersuchen, um Anpassungsstrategien von Saci auf sich verändernde Umweltbedingungen aufzuklären und Einblicke in die physiologischen Funktionen von ePS zu erhalten. Das Zusammenspiel zwischen ePS- und N-Glykan-Synthese werden wir durch die phänotypische Charakterisierung der Deletionsmutanten der Dolicholphosphat-Glykosyltransferasen (DolP-GTs) und der Membranproteine sowie die enzymatische Charakterisierung der DolP-GTs addressieren. Schließlich soll die Interaktion der Membranproteine und eine mögliche Komplexbildung und damit ihre Beteiligung und ihr Zusammenwirken in ePS/N-Glykan-Prozessen untersucht werden. Insgesamt wird SweetSaci einen Beitrag zum Verständnis von archaellen Biofilmen sowie wichtige Einblicke in das Zusammenspiel von Glykosylierungswegen in der dritten Domäne des Lebens liefern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen