Functional Organization of Cell Wall Biosynthesis Reactions in Staphylococci
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Ziel dieses Projektes war es, den Peptidoglykan Syntheseapparat auf molekularer Ebene in vitro zu charakterisieren, um ein besseres Verständnis der Wirkungsweise von Antibiotika zu entwickeln. Dabei wurde mit der Bearbeitung der Enzyme MraY, MurG, FemXAB und der putativen Lipid II Flippase ORF 1055 das Hauptaugenmerk auf die Reaktionen an der inneren Cytoplasmamembran gelegt. Wir konnten (i) die Interaktion der FemXAB Peptidyltransferasen, essentieller Enzyme des Peptidoglykan-Syntheseapparats in Staphylococcus aureus, charakterisieren und mit Hilfe eines trifunktionalen Crosslinkers (Sulfo-SBED) zeigen, dass FemX mit FemA und FemB in vitro interagiert. Darüber hinaus konnten wir eine spezifische tRNA identifizieren, die hauptsächlich als Glycin-Donor für die FemX-Reaktion fungiert. (ii) Der Beweis für eine zentrale Rolle des Membranproteins ORF 1055 in der Zellwandbiosynthese in Staphylokokken konnte mit den bisherigen Arbeiten noch nicht erbracht werden. (iii) Zur Durchführung des Lipid II Translokations-Tests wurde ein Protokoll erarbeitet um die zu untersuchenden Proteine (MurG und MraY) in C55-P oder Lipid II-haltigen Liposomen in aktiver Form zu erhalten. (iv) Das Lantibiotikum Nisin und Lipid II wurden fluoreszenzmarkiert um die Translokation von Nisin über die Membran großer unilamellarer Vesikel (GUVs) zu untersuchen. Dabei konnte beobachtet werden, dass Nisin über die GUV Membran transloziert, wenn Lipid II eingebaut ist. Dies legt nahe, dass Nisin in vivo den Zellwandbiosynthese-Komplex nicht nur von der Zellaußenseite beeinflusst, sondern nach Translokation auch von der cytoplasmatischen Seite. Die Fähigkeit Membranen zu passieren hat sicherlich einen großen Anteil an der antibiotischen Wirkung von Nisin und möglicherweise weiteren Lipid II bindenden Antibiotika.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2008). Membrane lipids determine the antibiotic activity of the lantibiotic gallidermin. J. Membr. Biol. 226(1-3), 9-16
Christ, K., Al-Kaddah, S., Wiedemann, I., Rattay, B., Sahl, H.G., and Bendas, G.
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(2009). Functional conservation of the lipid II biosynthesis pathway in the cell wall-less bacteria Chlamydia and Wolbachia: why is lipid II needed? Mol. Microbiol. 73(5), 913-923
Henrichfreise, B., Schiefer, A., Schneider, T., Nzukou, E., Poellinger, C., Hoffmann, T.J., Johnston, K.L., Moelleken, K., Wiedemann, I., Pfarr, K., Hoerauf, A., and Sahl, H.G.
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(2009). The lipopeptide antibiotic Friulimicin B inhibits cell wall biosynthesis through complex formation with bactoprenol phosphate. Antimicrob. Agents. Chemother. 53(4), 1610-1618
Schneider, T., Gries, K., Josten, M., Wiedemann, I., Pelzer, S., Labischinski, H., and Sahl, H.G.
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(2010). Analysis of membrane interactions of antibiotic peptides using ITC and biosensor measurements. Biophys. Chem. 152(1-3), 145-52
Al-Kaddah, S., Reder-Christ, K., Klocek, G., Wiedemann, I., Brunschweiger, M., and Bendas, G.
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(2010). Plectasin, a fungal defensin, targets the bacterial cell wall precursor lipid II. Science 328(5982), 1168-1172
Schneider, T., Kruse, T., Wimmer, R., Wiedemann, I., Sass, V., Pag, U., Jansen, A., Nielsen, A.K., Mygind, P.H., Raventós, D.S., Neve, S., Ravn, B., Bonvin, A.M., De Maria, L., Andersen, A.S., Gammelgaard, L.K., Sahl, H.G., and Kristensen, H.H.
