Biochemische und strukturelle Analyse von spezifischen c-di-AMP Phosphodiesterasen und deren Regulation

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Gregor Witte
• Fachliche Zuordnung: Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen ; Biochemie ; Strukturbiologie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 302305705

Nukleotide als second messenger-Moleküle sind Schlüsselbestandteile der Signaltransduktion, in der interne/externe Signale zu einer spezifischen Antwort der Zelle führen. Die Entdeckung von c-di-AMP als neuem und essentiellem bakteriellen Signalmolekül hat schnell zu großem Interesse im Feld geführt und ein neues Feld im Bereich der bakteriellen Signaltransduktion eröffnet. Während bereits einige Proteine im c-di-AMP Signalweg identifiziert und auch untersucht wurden, gibt es noch keine detaillierte Vorstellung darüber wie genau die c-di-AMP regulierten Prozesse verknüpft sind und welche Proteine wie reguliert werden. Aufgrund der Tatsache, dass c-di-AMP für die Bakterien die es herstellen essentiell ist und sich Änderungen in der c-di-AMP Konzentration dramatisch auf die Bakterien auswirken, liegt es nahe, c-di-AMP Synthese oder Abbau als Ziel für antimikrobielle Therapien zu nutzen. In diesem Projekt möchten wir c-di-AMP spezifische Phosphodiesterasen (PDE) mit DHH-DHH1-Domänen biochemisch und strukturell untersuchen. Interessanterweise gibt es zwei Familien dieser DHH-PDEs, zum einen eine membranständige Version (GdpP) mit weiteren regulatorischen Domänen (GGDEF, PAS) als auch eine lösliche Variante, die ausschließlich aus der DHH-DHH1-Komponente besteht. Während die erstgenannte c-di-AMP zu 5'-pApA hydrolysiert, kann die lösliche Variante d-ci-AMP aber auch 5-pApA zu AMP abbauen. Wir planen biochemische/biophysikalische, strukturelle aber auch in vivo-Methoden zu nutzen um zu verstehen, wie genau die beiden Gruppen der PDEs funktionieren und wie die Produkt/Substratspezifität zustande kommt. Dabei sollen lösliche und GdpP-Typ PDEs miteinander verglichen werden. Ein weiterer Fokus wird auf der Struktur-Funktionsanalyse liegen um Aussagen über die Funktion und den Einfluss der regulatorischen Untereinheiten auf die DHH-/DHHA1-Domäne treffen zu können.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1879: Nucleotide Second Messenger Signaling in Bacteria