STRUCTURAL BIOLOGY AND INHIBITION OF GLYCOSYLATED S-LAYER ANCHORING BY SECONDARY CELL WALL GLYCOPOLYMER

2D-kirstalline S-Schichten zählen zu den häufigsten Zelloberflächen Strukturen von Prokaryonten und sind mögliche Ziele für therapeutische Intervention. Viele S-Schichten sind glykosyliert und können in Gram-positiven Bakterien durch die Interaktion zwischen einem Trimer aus S-Schicht-homologen Domänen (SLH-Trimer) und einem nicht-glykosylierten, sekundären Zellwandpolymer verankert sein. Das derzeitige Verständnis dieser Interaktion stammt aus Studien mit einem nicht-glykosylierten, rekombinanten SLH-Trimer und kurzen, synthetischen Zellwandpolymerfragmenten. Wie an dem Modellorganismus Paenibacillus alvei gezeigt wurde, ist ein terminaler, pyruvylierten N-acetylmannosamin-Rest des Zellwandpolymers essentiell für wechselweise Bindung an zwei Bindungstaschen des SLH-Trimers. Unsere Hypothese besagt, dass die Glykosylierung in den beiden Bindungstaschen die molekulare Logik der S-Schichtverankerung in der Zellwand beeinflusst und dass das terminale, pyruvylierte N-acetylmannosamin S-Schicht-Bindungsepitop am Zellwandpolymer ein idealer Ausgangspunkt für das Design von Inhibitoren der Zellwandassemblierung darstellt. Es wird der Einfluss der Glykosylierung des SLH-Trimers auf die Bindung des Zellwandpolymers untersucht, indem die Liganden-Interaktion in vivo und in virto in einem Bottom-up Ansatz schrittweise analysiert wird. Weiters sollen Inhibitoren dieser Interaktion identifiziert werden. Das Projekt basiert auf chemischer Synthese, protein- und Kohlenhydrat-Engineering, biophysikalischen Analysen zur Messung von Protein-Kohlenhydrat-Interaktionen, Röntgenstrukturanalyse, Kryo-Elektronenmikroskopie, unterstützt furch molekulare Simulation und Modellierung. Dieses interdisziplinäre Projekt wird ein detailliertes mechanistisches Modell der S-Schichtverankerung in Gram-positiven Bakterien ergeben. Das Verständnis der dahinter stehenden Glykoprotein-Kohlenhydrat-Wechselwirkungen auf molekularer Ebene wird Möglichkeiten aufzeigen, wie diese Wechselwirkungen inhibiert werden können – ein Themenbereich von wachsender Bedeutung im Kontext bakterieller Pathogene .