Ionenfallen-Massenspektrometer mit Kopplung an Flüssigkeitschromatographie (LC-MS)
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Abbau von Gallensalzen. Gallensalze sind oberflächenaktive Steroidverbindungen mit unterschiedlichen Funktionen in Vertebraten. Ein beträchtlicher Teil der Gallensalze wird in die Umwelt ausgeschieden, wo sie Bakterien als Energie- und Kohlenstoffquelle dienen. Der bakterielle Abbau von Gallensalzen erfolgt über den sogenannten 9,10-seco-pathway. Der Einfluss der Hydroxylgruppen von Mono-, Di- und Trihydroxy-Gallensalze auf den Abbau war weitgehend unbekannt. Untersuchungen mit Deletionsmutanten und in vitro Enzymassays mit Zellextrakten des Modellorganismus Pseudomonas stutzeri Chol1 zeigten, dass die 12-Hydroxylgruppe der 12-Hydroxygallensalze wie z.B. Cholat und Deoxycholat während des Abbaus in zwei enzymatischen Schritten reduktiv dehydroxyliert wird. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass die 7α-Hydroxylgruppe für den Abbau des Steroidgrundgerüsts essentiell ist. Während des Abbaus von 7-Deoxy-Gallensalzen wie z.B. Deoxycholat wird die fehlende Hydroxylgruppe in zwei enzymatischen Schritten eingefügt, woran die Acyl-Coenzym A- Dehydrogenase Scd3AB beteiligt ist. Kürzlich wurde gezeigt, dass Novosphingobium sp. Stamm Chol11 7-Hydroxy-Gallensalze wie Cholat über einen alternativen, bisher weitgehend unbekannten Weg abbaut. Untersuchungen mit Stamm Chol11 ergaben, dass die bisher unbekannte Hydroxysteroid-Dehydratase Hsh2 das Schlüsselenzym dieses Abbauweges ist und für den vollständigen Abbau der 7α-Hydroxy- Gallensalze essentiell ist. Des Weiteren wurde eine bisher unbekannte Steroid-Coenzym A-Ligase Scl1 entdeckt und charakterisiert, die ebenfalls für diesen alternativen Abbauweg essentiell ist. Das HPLC-MS-System war entscheidend für die Gewinnung dieser neuen Erkenntnisse zum bakteriellen Steroid-Metabolismus. Das Gerät wurde dabei für die Analyse der Kulturüberstände, für Enzymassays mit Zellextrakten und aufgereinigten Proteinen, für die Identifizierung neuer Steroid-Abbauintermediate sowie für die Bestimmung des Reinheitsgrads der aufgereinigten Abbauintermediate benutzt. Bakterieller Abbau von Methylamin und Projekte weiterer Nutzer. Methylamine kommen in Meeren ubiquitär vor und können von vielen marinen Bakterien zum Wachstum genutzt werden. Unsere Studie zeigte, dass heterotrophe Bakterien Kieselalgen unter photoautotrophen Bedingungen mit Ammonium aus der Spaltung von Monomethylamin versorgen können. Das HPLC-MS-System wurde bei der Untersuchung dieser neuartigen organismischen Interaktion bei der Etablierung der Methylamin- Analysemethode eingesetzt. Bei den weiteren Nutzern wurde das HPLC-MS-System hauptsächlich durch die Arbeitsgruppe von Frau Prof. Susanne Fetzner für Untersuchungen zur Biosynthese und zum Abbau von Alkylchinolonen eingesetzt.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- An unexplored pathway for degradation of cholate requires a 7α-hydroxysteroid dehydratase and contributes to a broad metabolic repertoire for the utilization of bile salts in Novosphingobium sp. strain Chol11. Environmental Microbiology
Yücel, O., Drees, S., Jagmann, N., Patschkowski, T., Philipp, B.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1111/1462-2920.13534) - Chemical modification and detoxification of the Pseudomonas aeruginosa toxin 2-heptyl-4-hydroxyquinoline N-oxide by environmental and pathogenic bacteria. ACS Chemical Biology
Thierbach S., Birmes F.S., Letzel M.C., Hennecke U., Fetzner S.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1021/acschembio.7b00345) - Conversion of the Pseudomonas aeruginosa Quinolone Signal and Related Alkylhydroxyquinolines by Rhodococcus sp. Strain BG43. Applied and Environmental Microbiology
Müller, C., Birmes, F.S., Niewerth, H., Fetzner S.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1128/AEM.02342-14) - Dissecting the multiple roles of PqsE in Pseudomonas aeruginosa virulence by discovery of small tool compounds. ACS Chemical Biology
Zender, M., Witzgall, F., Drees, S.L., Weidel, E., Mauer, C.K., Fetzner, S., Blankenfeldt, W., Empting, M., Hartmann, R.W.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1021/acschembio.6b00156) - Identification of bypass reactions leading to the formation of one central steroid degradation intermediate in metabolism of different bile salts in Pseudomonas sp. strain Chol1. Environmental Microbiology
Holert, J., Yücel, O., Jagmann, N., Prestel, A., Möller, H.M., Philipp, B.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1111/1462-2920.13192) - Interkingdom Cross- Feeding of Ammonium from Marine Methylamine-Degrading Bacteria to the Diatom Phaeodactylum tricornutum. Applied and Environmental Microbiology
Suleiman, M., Zecher, K., Yücel, O., Jagmann, N., Philipp, B.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1128/AEM.01642-16) - PqsE of Pseudomonas aeruginosa acts as pathway-specific thioesterases in the biosynthesis of alkylquinolone signaling molecules. Chemistry and Biology
Drees, S.L., Fetzner, S.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.chembiol.2015.04.012)
