Strukturelle Dynamik von Outer Membrane Proteinen, periplasmatischen Chaperonen und BamA

• Antragsteller: Professor Dr. Michael Schlierf
• Fachliche Zuordnung: Biophysik ; Biochemie
• Förderung: Förderung seit 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 421343516

Proteine der äußeren Membran sind essentiell für Gram-negative Bakterien als Rezeptoren, Transporter, Ionenkanäle, Lipasen und Porine. Die Faltung von sogenannten Outer Membrane Proteinen (OMP) erfordert die Zusammenarbeit von periplasmatischen Chaperonen und Multiprotein-Maschinen, die die hochgradig hydrophoben Polypeptide in einem faltungskompetenten Zustand zu ihrer Zielmembran begleiten und bei der Insertion und Faltung helfen. In den letzten Jahrzehnten wurden die beteiligten Proteine und ihre biochemische Funktion entlang des Biogenesewegs identifiziert. Die Wirkungsmechanismen und die faszinierende Fähigkeit all dieser molekularen Maschinen, ohne die typische zelluläre Energiequelle ATP, sondern ausschließlich auf der Grundlage thermodynamischer Prinzipien zu arbeiten, sind jedoch noch nicht gut verstanden. In diesem Antrag wollen wir die spezifischen Wechselwirkungen der periplasmatischen Chaperone Skp und SurA mit großen OMPs, die spezifischen Erkennungsstellen, und die Synergien der beiden Chaperone verstehen. Wir werden diese Dynamik und Strukturen mit Hilfe von zeitaufgelöstem Einzelmolekül-FRET beobachten, wodurch wir die Kinetik von der Nanosekunde bis zur Minute und räumliche Informationen von 2 bis 8 Nanometer aufdecken können. Darüber hinaus wollen wir Einblicke in die strukturelle Dynamik des sogenanten lateral gate von BamA gewinnen und herausfinden, wie diese Dynamik durch die Lipidumgebung, direkte Wechselwirkungen mit anderen BAM-Proteinen oder Antibiotika, und während der Insertion von OMP-Proteinen beeinflusst wird.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen