Regulation des C-Stoffwechsels in Mycoplasma pneumoniae

• Applicant: Professor Dr. Jörg Stülke
• Subject Area: Microbial Ecology and Applied Microbiology
• Term: from 2006 to 2009
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 22319326

• Final Report Year: 2011

Final Report Abstract

In diesem Projekt wurden verschiedene Aspekte des Stoffwechsels sowie Regulationsmechanismen in M. pneumoniae in ihrem Bezug zur Pathogenität der Bakterien untersucht. Zunächst haben wir die Phosphorylierung des HPr-Proteins untersucht und gezeigt, dass dafür die HPr-Kinase essentiell ist. Diese Phosphorylierung kontrolliert in M. pneumoniae die Glukoseaufnahme und nicht die Expression kataboler Gene wie in vielen anderen Bakterien. Für die beiden Wege des Überfluss-Stoffwechsels konnten wir nachweisen, dass die Acetatbildung durch Glucose und die Lactatbildung durch Glycerol induziert wurde. Der Promotor des Gens für die Acetatkinase (ackA) wurde einer Mutationsanalyse unterzogen und ist damit der erste und bisher einzige Promotor aus einem Mycoplasma, der so detailliert untersucht wurde. Dabei zeigte sich, dass lediglich die -10 Region, nicht aber die -35-Region von Bedeutung ist. Untersuchungen zum Glycerol und Glycerophosphodiester-Stoffwechsel ergaben, dass hier der wesentliche Virulenzfaktor von M. pneumoniae, das Wasserstoffperoxid gebildete wird. Das entsprechende Enzym (die Glycerol-Phosphat-Oxidase) haben wir biochemisch und durch eine Mutation analysiert. Für die Glycerophosphodiesterase GlpQ konnten wir zeigen, dass sie neben ihrer enzymatischen auch noch eine regulatorische Funktion ausübt. Schließlich haben wir Proteinphosphorylierungen in M. pneumoniae näher untersucht. Ca. 10% aller Proteine werden in M. pneumoniae phosphoryliert, darunter viele Enzyme des Stoffwechsels und Adhäsionsproteine. Die Adhäsionsproteine werden durch die Kinase PrkC phosphoryliert und damit stabilisiert. Die Inaktivierung des prkC-Gens führt zum Verlust des adhärenten Wachstums und auch der Pathogenität.

Publications

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  Halbedel, S. & Stülke, J.
  
• (2006) Regulatory protein phosphorylation in Mycoplasma pneumoniae: A PP2C-type phosphatase serves to dephosphorylate HPr(Ser-P). J. Biol. Chem. 281: 26253-26259
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• (2007) Expression of Mycoplasma proteins carrying an affinity tag in M. pneumoniae allows rapid purification and circumvents problems related to the abberant genetic code. Appl. Env. Microbiol. 73: 7799-7801
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• (2010) Up-regulation of thymidine kinase activity compensates for loss of thymidylate synthase activity in Mycoplasma pneumoniae. Mol. Microbiol. 77: 1502-1511
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