Das dynamische Zusammenspiel der Peptidoglykan-Synthasen durch In-vitro-Rekonstitution

• Antragstellerin: Dr. Sofia Ainatzi
• Fachliche Zuordnung: Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 570424261

Die Zellwand ist bei Bakterien hoch konserviert und für ihr Überleben unerlässlich. Deshalb sind die Enzyme, die sie synthetisieren, ein bevorzugtes Ziel von Antibiotika. Jüngste Studien deuten darauf hin, dass die bakterielle Zellwand, auch Peptidoglykan (PG) genannt, von zwei verschiedenen Klassen von PG-Synthasen synthetisiert wird: den bifunktionellen Penicillin-bindenden Proteinen (PBPs) der Klasse A, die sowohl die Glykosyltransferase (GTase)-Aktivität als auch die der Transpeptidase (TPase) besitzen, und den SEDS-GTasen (shape, elongation, division, sporulation) mit ihren verwandten PBP-TPasen der Klasse B. Während der Teilung muss die PG-Zellwand nach innen wachsen, um ein Septum zu bilden.Beide Klassen von PG-Synthasen wurden mit der septalen PG-Synthese in Verbindung gebracht: das SEDS-Protein FtsW sowie das Klasse-A-Protein PBP1b. Kürzlich wurde gezeigt, dass FtsW mit seiner assozierten Tpase, FtsI, gereinigt als Pentamer-Proteinkomplex FtsWIQLB aktiv ist, um PG in vitro zu produzieren, jedoch ist die genaue Kinetik der PG-Synthese durch diesen Komplex noch nicht charakterisiert. Darüber hinaus sind die Wechselwirkungen und das Zusammenspiel zwischen den beiden Klassen von PG-Synthasen, FtsWIQLB und PBP1b, nur unzureichend untersucht. In diesem Projekt wollen wir die Dynamik der PG-Synthese durch den FtsWIQLB-Komplex, rekonstituiert in polymergestützten Lipidmembranen, bestimmen. Außerdem werden wir die Zusammensetzung des PG-Produkts mit Hilfe einer auf Massenspektrometrie basierenden Pipeline charakterisieren. Schließlich werden wir mit Hilfe dieser Plattform den Crosstalk zwischen den beiden Klassen von PG-Synthasen untersuchen. Insgesamt zielt dieses Projekt darauf ab, unser mechanistisches Verständnis der PG-Synthese durch die beiden Klassen von PG-Synthasen und ihrer synergistischen Effekte auf den PG-Aufbau zu verbessern. Diese neue Plattform kann auch zur Identifizierung neuartiger Inhibitoren dieser Enzyme eingesetzt werden und damit die Identifizierung neuer Antibiotika erleichtern.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: Spanien
• Gastgeberin: Dr. Natalia Baranova