Structural and functional analyses of a bacterial protein translocation domain that has adopted diverse pathogenic effector functions within host cells
Metabolism, Biochemistry and Genetics of Microorganisms
Structural Biology
Cell Biology
Final Report Abstract
Die erfolgreiche Infektion von pathogenen Bakterien bedarf oftmals der Translokation von bakteriellen Effektor-Proteinen in Wirtszellen hinein. Innerhalb der Wirtszellen verändern diese Effektoren den Zellstoffwechsel, um den Pathogenen einen Überlebensvorteil zu verschaffen. Bartonella spp. sind fakultative, intrazelluläre Pathogene, welche ein großes Repertoire an Säugetieren, wie den Menschen, infizieren können. Diese Bakterien benutzten Bartonella effector proteins (Beps) um die Wirtszellen zu ihren Gunsten zu modifizieren. Essentiell für die Translokation der Beps ist unter anderem deren am C-terminalen Ende befindliche BID-Domäne (englisch für Bep intracellular delivery), die über ein sogenanntes Typ-IV-Sekretionssystem erkannt wird und zur Translokation der Beps beiträgt. Beps können über die BID-Domäne weiterhin auch mit Proteinen in den Wirtszellen interagieren und modifizieren. Das Ziel dieses Forschungsvorhabens war es die duale Rolle der BID-domäne in der Translokation von Effektoren, sowie in der Modellierung von wirtszellspezifischen Prozessen zu verstehen. Im Zuge des Projekts konnte die erste Volllängenstruktur eines Beps per X-Ray-Kristallographie aufgelöst werden. Überraschenderweise nimmt das Bep eine L-förmige Struktur an, die in ihren Dimension nicht durch die bekannten Typ-IV-Sekretions- Systeme transloziert werden kann. Biophysikalische Experimente konnte nachweisen, dass das Bep relativ instabil und flexibel ist, selbst unter physiologischen Temperaturen. Weitere Strukturanalysen zeigen, dass unter physiologischen Temperaturen das Bep seine L-Form ändern kann. Dabei wird das Bep mit ansteigenden Temperaturen stäbchenförmig und schmaler, sodass diese Formänderungen zur Translokation des Beps durch ein Typ-IV-Sekretionssystem beitragen kann. Weiterhin konnten gezeigt werden, dass das Bep mit Komponenten des Typ-IV-Sekretionssystems interagiert und die BID-domäne dazu beiträgt. Abschließend wurde im Zuge des Projekts ein Translokationsexperiment zur Visualisierung von Bep-Translokationen entwickelt. Dabei wurde die wichtige Rolle der BID-domäne in der Bep-Translokation durch Type-IV-Sekretionssysteme bestätigt.
