Aufbau und Dynamik interagierender Elektronentransportketten

• Antragsteller: Professor Dr. Johannes Gescher
• Fachliche Zuordnung: Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 299448403

Es ist das Ziel dieses Forschungsvorhabens die Grundlagen des periplasmatischen und die äußere Membran durchspannenden Elektronentransfers im y-Proteobakterium Shewanella oneidensis aufzuklären. S. oneidensis ist der Mikroorganismus, mit der bis dato größten respiratorischen Fexibilität. Kein anderer isolierter Organismus kann ein größeres Spektrum anaerober Elektronenakzeptoren nutzen. Interessanterweise werden dabei fast alle Elektronenakzeptoren entweder im Periplasma oder auf der Zelloberfläche reduziert und der Elektronentransfer ist in fast allen Fällen abhängig von der Aktivität von c-Typ Cytochromen. Der Organismus hat ein dynamisches Netzwerk von Elektronentransferwegen evolviert, die miteinander verbunden sind und fast unabhängig von den Wachstumsbedingungen gleichzeitig produziert werden. Wir möchten den genauen Mechanismus des Elektronentransports innerhalb des Netzwerks verstehen. Dazu sollen die Charakterisierung von Mutanten, die Durchführung von Zellsuspensions und schnellen kinetischen Assays, sowie die in vivo und in vitro Rekonstruktion des Netzwerks dienen. Daneben möchten wir den Aufbau eines Proteinkomplexes analysieren, der für einen die äußere Membran durchdringenden Elektronentransfer notwendig ist. Der Komplex besteht aus drei Komponenten. Das integrale beta-Fass Protein MtrB bringt das periplasmatische c-Typ Cytochrom MtrA in Kontakt mit dem auf der Zelloberfläche lokalisierten Cytochrom MtrC. Interessanterweise ist MtrA notwendig für die Produktion von MtrB, da das beta-Fass Protein in Abwesenheit von MtrA durch die periplasmatische Protease DegP abgebaut wird. Somit könnte MtrA ein nicht-kanonisches Chaperon sein, das spezifisch ungefaltetes MtrB durch das Periplasma führt und somit vor einem Abbau durch DegP schützt. Daneben konnten wir zeigen, dass MtrA auch die Faltung von MtrB beeinflusst. Über Kristallisation, in vivo und in vitro Experimente möchten wir untersuchen welche Funktion MtrA genau bei der Bildung und Faltung von MtrB hat.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen