Funktion eines neuartigen SPFH-Domänen Proteins aus Bakterien

• Antragsteller: Professor Dr. Marc Bramkamp
• Fachliche Zuordnung: Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 414320409

Bakterienzellen weisen einen überraschend hohen Grad an Kompartimentierung in Funktionsräume auf. Diese Kompartimentierung schließt auch die Plasmamembran ein. Arbeit von verschiedenen Laboren, inklusive des meinen, hat gezeigt, dass Gerüstproteine wie Flotilline an der Organisation von Membrandomänen beteiligt sind. Zudem konnte gezeigt werden, dass verschiedenste zelluläre Prozesse von diesen Membrandomänen abhängen. Jedoch sind die genauen molekularen Vorränge hierbei bisher wenig verstanden. Flotilline besitzen eine sogenannte SPFH-Domäne. Diese Proteindomänen sind in Stomatin, Prohibitin, Flotillin und bakteriellen HflK/C Proteinen vorhandenen. In all diesen Proteinen ist die SPFH Domäne an der Oligomerisierung beteiligt, die wahrscheinlich eine Grundvoraussetzung für die Funktion als Gerüstprotein ist. Arbeiten an bakteriellen Flotillinen erfährt in den letzten Jahren eine große Aufmerksamkeit, weil Mutanten oder chemische Inaktivierung von Flotillinen die Fähigkeit der Bakterien Biofilme zu bilden, sowie Wachstum und Differenzierung von Bakterien maßgeblich beeinflussen. Flotilline assoziieren dabei nur mit Membranregionen hoher Ordnung, weshalb SPFH-Domänen Proteine auch als Marker für sogenannten "Lipid Rafts" vorgeschlagen wurden. Wir haben kürzlich ein neues SPFH-Domänen Protein in Bacillus subtilis entdeckt. Dabei haben erste Experimente gezeigt, dass diese Protein in fluiden Membranregionen lokalisiert und es wahrscheinlich an der Stressantwort von Bakterien beteiligt ist. Genetische und Daten aus Proteomstudien legen eine Verknüpfung dieses Proteins zu Zellhüllenstress nahe. Anders als Flotilline ist dieses neue SPFH-Domänen Protein nicht selbst in der Lage an Membranen zu binden, sondern wird durch zwei Membranproteine, die im selben Operon kodiert sind, unter Stressbedingungen an die Membran rekrutiert. Unsere Hypothese ist, dass dieser Membrankomplex eine zentrale Rolle in der Perzeption und zellulären Antwort auf Zellhüllenstress spielt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen