Molekulare Mechanismen eines bakteriellen Dynamin-ähnlichen Proteins bei der Phagenabwehr

• Antragsteller: Professor Dr. Marc Bramkamp
• Fachliche Zuordnung: Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen ; Biochemie ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 539937824

Bakterien sind einer Vielzahl unterschiedlicher Umweltbelastungen ausgesetzt, wobei Phagenprädation eine dominierende Rolle spielt. Folglich haben sie Mechanismen entwickelt, um diesen Belastungen entgegenzuwirken und das Überleben zu sichern. Wir haben kürzlich ein bakterielles Dynamin-ähnliches Protein, DynA aus Bacillus subtilis, identifiziert, das an der Phagenresistenz beteiligt ist. Stämme, denen dynA fehlt, reagieren sehr empfindlich auf eine Phageninfektion. In-vitro-Analysen unter Verwendung hochentwickelter Lipid-Mischungs- und Inhaltsmischungs-Assays zeigen, dass DynA in der Lage ist, Membranen in trans zu binden und zu verschmelzen. Hochauflösende Bildgebung zeigt, dass DynA an der Membran hochdynamisch ist, bei Stress jedoch stabile Proteincluster bildet, wahrscheinlich an den Stellen von Membranläsionen. Phageninfektionstests zeigen, dass DynA die Phagenreplikation wahrscheinlich nicht beeinträchtigt, aber möglicherweise die effiziente Freisetzung von Phagennachkommen verhindert. Dadurch wird die Ausbreitung der Infektion in Bakteriengemeinschaften verlangsamt. Bakterielle Dynamine sind somit Teil der bakteriellen Immunantwort. Unser Ziel ist es nun zu verstehen, wie DynA während der Phagen-vermittelten Zelllyse an der Membran wirkt. Insbesondere werden wir mithilfe hochauflösender Mikroskopie und Strukturanalyse die Mechanismen entschlüsseln, durch die DynA die Lyse der Wirtszelle verzögert. Für die Anti-Phagen-Wirkung sind Nukleotidhydrolyse und Membranbindung von DynA erforderlich, was darauf hindeutet, dass ein Krafthubmechanismus die Membranporen verschmelzen könnte.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen