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Projekt
Kleine Membranproteine als Organisatoren der bakteriellen Membran
Antragsteller
Professor Dr. Hans-Georg Koch
Fachliche Zuordnung
Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen
Förderung
Förderung seit 2017
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 379070131
Kleine Membranproteine sind hydrophobe Proteine von weniger als 50 Aminosäuren, die im Wesentlichen aus einer Transmembran-Domäne bestehen. Durch verbesserte Analysemethoden konnte eine Vielzahl dieser Proteine in Eu- und Prokaryonten nachgewiesen werden; ihre genaue Funktion ist allerdings in den meisten Fällen unklar und sie stellen daher eine bislang nur wenig verstandene Klasse Membranproteine dar. Kleine Membranproteine scheinen in Bakterien an wichtigen physiologischen Prozessen, wie der zellulären Stressantwort oder der Bildung von oligomeren Membranproteinkomplexen beteiligt zu sein. Während die Bedeutung von kleinen Membranproteinen als Membranchaperone oder Adaptorproteine bei der Bildung von Proteinkomplexen zumindest in einigen Fällen untersucht wurde, fehlen detaillierte Untersuchungen zur Bedeutung und Funktion kleiner Membranproteine bei der Bewältigung von Stressreaktionen. Für das Verständnis der molekularen Funktion kleiner Membranprotein ist die Identifikation ihrer Interaktionspartner sowohl in der Membran als auch auf den cytosolischen und periplasmatischen Seiten der Membran unerlässlich. Das Interaktom ausgewählter Modelllproteine soll über orts-gerichtete in vivo Quervernetzung in Kombination mit Massenspektrometrie bestimmt werden. Hierüber kann die Kooperation kleiner Membranproteine mit bekannten Stressreaktionswegen analysiert werden sowie bestimmt werden, wie kleine Membranproteine diese Stressreaktionswege beeinflussen bzw. selbst von ihnen beeinflusst werden. Über die genaue Lokalisation von kleinen Membranproteinen in der Bakterienzelle ist bislang wenig bekannt und es ist insbesondere unklar, ob diese Proteine größere Cluster oder Mikrodomänen in der Membran bilden. Dies soll durch elektronen- und fluoreszenzmikroskopische Analysen in Abhängigkeit von internen und externen Stress-Stimuli untersucht werden. Darüber hinaus soll der Einfluss kleiner Membranproteine auf die Membraneigenschaften, wie z.B. Membrandicke oder –fluidität durch biophysikalische Methoden analysiert werden. Kleine Membranproteine dienen möglicherweise als Schutzsysteme gegenüber antimikrobiellen Peptiden und toxischen Peptiden der Toxin-Antitoxin-Systeme. Diese Hypothese soll in Wachstumsversuchen und über eine Analyse der Membranstabilität überprüft werden. Um einen umfassenden Einblick in die Biologie kleiner Membranproteine in Bakterien zu bekommen, planen wir über einen multidisziplinären Ansatz das Interaktom kleiner Membranproteine zu bestimmen, die zellulären und molekularen Konsequenzen ihrer Expression auf Membranstabilität, -architektur und Stressresistenz zu beleuchten sowie eine mögliche Neutralisierung antimikrobieller Peptide zu analysieren. Für diese weitreichenden Analysen werden in Kooperation mit Mitgliedern des SPP 2202 hoch-relevante und aufwändige experimentelle Strategien verfolgt, die einen tiefergehenden Einblick in die Bedeutung dieser bislang wenig verstandenen Membranproteinklasse versprechen.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
