Mechanismen des Sialinsäuretransports in pathogenen und kommensalen Bakterien

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Gregor Hagelueken
• Fachliche Zuordnung: Strukturbiologie ; Biochemie ; Biophysik
• Förderung: Förderung seit 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 433072777

Sialinsäuren sind eine große Familie von Aminozucker Säuren, die in großer Zahl in menschlichem Gewebe vorkommen. Dort spielen sie bei einer Vielzahl von biologischen Prozessen eine wichtige Rolle, z.B. bei der Kommunikation zwischen Zellen, sowie bei der Zell-Adhäsion und -Erkennung. Allerdings sind Sialinsäuren auch eine wichtige Energie- und Kohlenstoffquelle für probiotische- oder kommensale Bakterien wie Bacteroides fragilis oder Akkermansia muciniphila. Gleichzeitig wird Sialinsäure in menschlichem Gewebe auch von Krankheitserregern wie Haemophilus influenzae ausgenutzt, indem sie das Molekül in die Lipopolysaccharide ihrer Zellwand einbauen, so dass die Bakterien vom menschlichen Immunsystem schwerer zu erkennen sind. Sowohl pathogene-, als auch kommensale Bakterien benutzen spezielle Transporter um Sialinsäure aus menschlichem Gewebe aufzunehmen. Häufig verwendet werden sogenannte TRAP- (tripartite ATP-independent periplasmatic) Transporter oder MFS- (major facilitator superfamily) Transporter. Die strukturelle und funktionale Erforschung dieser Transporter ist deshalb von hohem Interesse. Ziel dieses Antrags ist es deshalb, den Mechanismus von Sialinsäure TRAP- und MFS-Transportern zu untersuchen. Idealerweise sollen dabei mittels cryo-Elektronenmikroskopie Strukturen in verschiedenen Zwischenschritten des Transportzyklus bestimmt werden. Gleichzeitig soll durch den Einsatz spezieller, konformations-selektiver Sonden der Transportprozess mittels Einzelmolekül Fluoreszenzmikroskopie verfolgt werden. Durch die Kombination dieser strukturellen- und funktionellen Daten sollen tiefe Einblicke in die Funktion von bakteriellen Sialinsäuretransportern erhalten werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen