Identifizierung eines Roseoflavinexporters im Roseoflavinproduzenten Streptomyces davaonensis

• Antragsteller: Professor Dr. Matthias Mack
• Fachliche Zuordnung: Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 461172511

Das Bakterium Streptomyces davaonensis produziert das Antibiotikum Roseoflavin in der stationären Wachstumsphase. Roseoflavin ist ein Strukturanalogon von Riboflavin (Vitamin B2) und damit ein Antimetabolit. Die AG Mack konnte zeigen, dass Roseoflavin sowohl FMN-RNA Schalter („FMN riboswitches“) als auch Flavoproteine in ihrer Aktivität hemmt und damit gleichzeitig mehrere zelluläre Zielstrukturen angreift. Die AG Mack hat darüber hinaus grundlegende Arbeiten zur Biosynthese von Roseoflavin publiziert. Offen ist noch die wichtige Frage, wie S. davaonensis Roseoflavin ausscheidet. Erste Experimente zeigen eindeutig, dass in S. davaonensis ein Exportprotein vorhanden sein muss, welches für die Ausscheidung von Roseoflavin sorgt. Dieses Protein muss hochspezifisch arbeiten, um den Export des strukturell sehr ähnlichen und gleichzeitig essenziellen Riboflavins zu vermeiden. Gleichwohl ist der Exporter im Hinblick auf die Wirkung von Roseoflavin sehr wichtig, denn ohne Export würde das Antibiotikum nicht in Kontakt mit Zielzellen kommen. Der vorliegende Antrag hat das Ziel den Roseoflavinexporter in S. davaonensis zu identifizieren.Der Antrag beschreibt fünf Arbeitspakete, die zur Identifizierung des Exporters führen sollen. Es ist nicht bekannt, ob ein einzelnes Protein oder ob mehrere Proteinkomponenten den Export bewerkstelligen. Wir planen systematische Deletionsexperimente von Kandidatengenen, die in der Nähe der Roseoflavinbiosynthesegene liegen. Darüber hinaus planen wir Coexpressionsexperimente von Kandidatengenen in verschiedenen bakteriellen Testsystemen. Falls diese Experimente nicht zur Identifizierung des Exporters führen, sollen Protein-Protein-Interaktionsstudien durchgeführt werden. Die Hypothese dabei ist, dass das letzte Enzym der Roseoflavinbiosynthese, RosA, welches das Reaktionsprodukt Roseoflavin sehr fest bindet, dieses an ein membrangebundenes Exportprotein weitergibt. Möglich ist auch, dass RosA mit einem cytoplasmatischen Bindeprotein interagiert, welches dann wiederum Roseoflavin an den Exporter weitergibt. Mit Hilfe von Protein-Protein-Interaktionsstudien können Bindungspartner von RosA ermittelt werden, was dann u.U. auch zur Identifizierung des Exporters oder von Komponenten des Exporters führt. Bakterielle Aufnahmesysteme (Importer) sind sehr gut vorbeschrieben – insbesondere auch für Riboflavin. Dagegen sind prinzipiell nur sehr wenige Exporter bekannt, was den vorliegenden Antrag besonders interessant macht.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen