Die Interaktion des sekundären Botenstoffs zyklisches-di-GMP mit der Motor-ATPase PilF aus Thermus thermophilus: Struktur, Funktion und Dynamik

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr. Beate Averhoff; Professor Dr. Jens Wöhnert
• Fachliche Zuordnung: Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 495734049

Das zyklische Dinukleotid c-di-GMP ist ein wichtiger sekundärer Botenstoff in vielen Prokaryoten, welcher biologische Schlüsselprozesse wie z. B. Biofilmbildung, Beweglichkeit, Infektiosität und Adaptation an wechselnde Umweltbedingungen reguliert. Kürzlich konnten wir in dem thermophilen Bakterium Thermus thermophilus, einem wichtigen Modellorganismus für Analysen der Struktur und Funktion von DNA-Transportern, die die Aufnahme freier DNA als Voraussetzung für die natürliche Transformation vermitteln, zeigen, dass c-di-GMP an die Motor-ATPase PilF bindet. PilF spielt eine essentielle duale Rolle bei der Assemblierung von Typ-IV-Pili (T4P) und bei der Aufnahme freier DNA. Wir konnten zeigen, dass der DNA-Transporter und T4P distinkte komplexe molekulare Maschinen sind, die aber zahlreiche Komponenten mit dualer Funktion - darunter PilF - in beiden Systemen einschließen. PilF unterscheidet sich von allen bisher bekannten Motor- ATPasen durch das Vorhandensein von drei N-terminalen Kopien potenzieller c-di-GMP-Bindedomänen. In unseren Vorarbeiten konnten wir zeigen, dass zwei dieser Domänen in der Tat c-di-GMP binden, allerdings mit signifikant unterschiedlichen Affinitäten. Die Ziele dieses Projektes sind die Aufklärung der funktionellen Bedeutung der Bindung von c-di-GMP an PilF in vivo sowie in vitro und die Konsequenzen der c-di-GMP-Bindung für die Struktur und die konformationelle Dynamik von PilF. Diese Ziele sollen durch eine Kombination mikrobiologischer, biochemischer, molekularbiologischer, biophysikalischer und strukturbiologischer Methoden erreicht werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen