Protein quality control and antibiotics

the role of the small heat shock protein YocM and the disaggregase ClpC in B. subtilis

verfasst von

Ingo Hantke

betreut von

Kürşad Turgay

Abstract

Alle lebenden Zellen müssen Fluktuationen von abiotischen Umweltfaktoren (z.B. Temperatur, Salzgehalt etc.) und daraus resultierendem proteotoxischen Stress entgegen-wirken. Ein funktionales Proteom wird dabei durch die Aktivität verschiedener Chaperone und Proteasen gewährleistet. Dieses Proteinqualitätskontrollsystem (PQK) ist hoch konserviert. Einen Teil bilden kleine Hitzeschockproteine (sHsp), die Proteine vor Entfaltung schützen und deren Rückfaltung in Kooperation mit Chaperonsystemen begünstigen können. In dieser Arbeit wurde YocM als erstes Stress relevantes sHsp in B. subtilis identifiziert und dessen protektive Rolle während eines Salzschocks charakterisiert. Zudem wurde ein YocM-mCherry Fusionsprotein als in vivo-Aggregatmarker etabliert. Mittels dieses Markers wurde McsB als entscheidendes Adapterprotein für die vom Hsp100/Clp Protein ClpC vermittelte Disaggregation von Proteinaggregaten unter Hitzestress identifiziert und gleichzeitig dessen Proteinargininkinase als essentiell für ebenjene Aktivität erkannt. Dabei stellte sich in der Stressantwort von B. subtilis generell die Disaggregation und Rückfaltung im Vergleich zu der Degradation von Proteinaggregaten als bedeutsamer heraus. Kürzlich wurden einige Antibiotika charakterisiert, welche auf ClpC als zentralen Punkt in der PQK abzielen (z.B. Cyclomarin). In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass der Austausch einer Aminosäure in ClpC (F436A) zu vermehrter Bildung von Proteinaggregaten sowie zu erheblich gestörtem Wachstum und sogar Zelltod führt. Diese durch ClpC vermittelte Toxizität untermauert die Eignung von ClpC als Ziel für Antibiotika. Im Folgenden wurde ein target-based screen in B. subtilis etabliert und als proof of concept validiert. Neue Antibiotika, die auf ClpC und die PQK abzielen, können so schnell selektiert und anschließend auf deren Effekt auf Gram-positive Pathogene weiter getestet werden.

Organisationseinheit(en)

Institut für Mikrobiologie

Typ

Dissertation

Anzahl der Seiten

194

Publikationsdatum

2019

Publikationsstatus

Veröffentlicht

Elektronische Version(en)

https://doi.org/10.15488/5491 (Zugang: Offen)