Untersuchung des Typ I Protein Export Apparates und der Efflux-Pumpen Gram-negativer Bakterien

• Applicant: Dr. Christian Andersen
• Subject Area: Metabolism, Biochemistry and Genetics of Microorganisms
• Term: from 2001 to 2006
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5348245

Gram-negative Bakterien besitzen in ihrer Zellhülle MultidrugEfflux-Pumpen, die Antibiotika und andere Schadstoffe ausschleusen und so zur Multiresistenz von Bakterienstämmen beitragen. Sie sind ähnlich aufgebaut wie das Typ I Sekretionssystem, welches Proteine wie z.B. Hämolysin oder Colicin direkt über beide Membranen transportiert. TolC aus der äußeren Membran von Escherichia coli ist Teil solcher Exportapparate. Die vor kurzem aufgeklärte Struktur dieses porenformenden Proteins ermöglicht es, die Funktionsweise der Efflux-Pumpen und des Typ I Sekretionssystems detailliert zu untersuchen. TolC bildet einen 140A langen Hohlzylinder, einen sogenannten Channel-tunnel, der die äußere Membran und fast den gesamten periplasmatischen Raum durchspannt. Eine Konformationsänderung ist nötig, um den nahezu geschlossenen periplasmatischen Eingang zu öffnen und so den Transport der Substrate zu ermöglichen. Dies geschieht durch die Interaktion mit einem Adaptorprotein, welches zusammen mit einem substratspezifischen Transportprotein aus der inneren Membran einen Komplex bildet. Das Ziel des beantragten Projektes ist, die Interaktion zwischen Adaptorprotein und dem Channel-tunnel aufzuklären. Mit Hilfe bioinformatischer Methoden soll die Familie der Adaptorproteine analysiert, Strukturmodelle erstellt und die Interaktion mit dem Channeltunnel simuliert werden. Molekularbiologische Arbeiten sollen die Modelle bestätigen. Es sollen Mutanten von TolC und verschiedener mit ihm interagierenden Adaptorproteine konstruiert werden, deren Funktionalität in vivo und in vitro untersucht werden. Mit Hilfe entsprechender Software sollen Substanzen identifiziert werden, die die Exportapparate blockieren, was von großem medizinischen Interesse ist. Ihre Wirksamkeit soll im künstlichen Membransystem und in vivo untersucht werden. Außerdem wird angestrebt, verschiedene Adaptorproteine zu kristallisieren, um ihre Struktur aufzuklären.

• DFG Programme: Independent Junior Research Groups