Eukaryoten-ähnliche Signaltransduktionsprozesse während der multizellulären Differenzierung in dem Bakterium Myxococcus xantus
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Mittelpunkt dieses Projekts standen die Untersuchungen an der Ser/Thr-Proteinphosphatase Pph1 aus Myxococcus xanthus. Diese PP2C-Typ Phosphatase ist sowohl an dem vegetativen Wachstum als auch an der multizellulären Differenzierung beteiligt. Eine pph1-Mutante weist Motilitäts-, Aggregations- und Sporulationsdefekte auf. Die Identifizierung dieser Phosphatase und die beobachteten Phänotypen deuteten an, dass in M. xanthus reversible Proteinmodifikationen durch Ser/Thr-Phosphorylierungen erfolgen, die an Differenzierungsvorgängen dieses Organismus' beteiligt sind. Ziel des geplanten Vorhabens war es, die potentiellen Substrate von Pph1 zu identifizieren, und deren Rolle in der multizellulären Differenzierung von M. xanthus zu klären sowie weitere Komponenten und die Signale dieser Ser/Thr-Signaltransduktionsprozesse zu identifizieren. Zu Beginn des Projektes waren zwei potentielle Substrate von Pph1 durch Hefe-Zwei-Hybrid-Analysen bekannt. Der response Regulator FrzZ und die Proteinkinase Pkn5. Diese potentiellen Interaktionen konnten mit den geplanten und durchgeführten Methoden nicht verifiziert werden. Die erzielten Ergebnisse deuten zwar an, dass Pph1 und FrzZ in einer gemeinsamen Signaltransduktionskette agieren und eventuell wechselwirken, aber die Natur dieser Wechselwirkung haben wir noch nicht verstanden. Die von uns eingesetzten Methoden führten auch nicht zur Identifizierung anderer Proteinpartner von Pph1, so dass eines der wichtigsten Ziele des Projekts nicht erreicht wurde. Die Analyse der pph1-Mutante ergab eine Vielzahl von neuen Defekten. Dieser pleiotrope Phänotyp lässt sich damit erklären, dass Pph1 die Dephosphorylierung zahlreicher Phosphosubstrate katalysiert. Durch die Genomsequenzierung von M. xanthus DK1622 wurde drei weitere PP2C-Phosphatasegene identifiziert, und durch Insertion inaktiviert. Davon zeigte eine Insertionsmutante ähnliche Differenzierungsdefekte wie die pph1-Mutante. Eine bioinformatorische Analyse des Phosphatoms von M. xanthus ergab, dass den 99 Proteinkinasen nur 14 Proteinphosphatasen gegenüberstehen. Diese Zahlen deuten an, dass das Phosphoproteome von M. xanthus komplex ist. Die Erforschung dieses Phosphoproteoms von M. xanthus bedarf einer phosphospezifischen Analytik und sensitiver Nachweismethoden wie z.B. die Massenspektroskopie. Die von uns eingesetzten Methoden basierend auf Coelutionen, Coimmunopräzipitationen und Hefe-Zwei-Hybrid-Analytik sind offenbar nicht ausreichend spezifisch und sensitiv.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- 2010. Global transcriptome analysis of spore formation in Myxococcus xanthus reveals a locus necessary for cell differentiation. BMC Genomics 11: 264
Müller, F.-D., Treuner-Lange, A., Heider, J., Huntley, S. M., Higgs, P.I.
- 2010. The Phosphatomes of the multicellular myxobacteria Myxococcus xanthus and Sorangium cellulosum in comparison with other prokaryotic genomes. PLoS One: e11164
Treuner-Lange, A.
