S-Schicht-Proteine als Bausteine in der Nanobiotechnologie (P18510-B12)
Abstract
Viele Bakterien und Archaea besitzen als äußerste Zellgrenzschicht zweidimensionale Proteingitter, so genannte S-Schichten, welche die Zelle während aller Wachstums- und Teilungsphasen bedecken. In gram-positiven Bakterien erkennen die S-Schicht-Untereinheiten bestimmte Heteropolysaccharide, so genannte sekundäre Zellwandpolymere (SCWP) als Ankermolelüle in der festen Zellwand. Bezüglich der Bindung zwischen S-Schicht und SCWP können zwei Hauptmechanismen unterschieden werden. Im ersten Bindungsmechanismus, der unter Prokaryonten weit verbreitet und im Laufe der Evolution konserviert worden ist, interagieren so genannte SLH (S-layer-homologous)-Domänen mit pyruvylierten SCWPs. Im zweiten Mechanismus, der bisher nur für Geobacillus stearothermophilus Wildtypstämme beschrieben wurde, sind als Bindungspartner mannosaminuronsäurehältige SCWPs, sowie ein N-Terminus ohne SLH-Domäne involviert. Im vorliegenden Projekt wird das Vorkommen bzw. die Verbreitung dieses zweiten Bindungstyps in ausgewählten Stämmen von gram-positiven Bakterien untersucht werden. In diesem Zusammenhang sollen auch die Gene, die für die Synthese des mannosaminuronsäurehältigen SCWPs in G. stearothermophilus Wildtypstämmen verantwortlich sind, identifiziert werden. Im G. stearothermophilus Wildtypstamm PV72/p6 wird unter hohen Sauerstoffkonzentrationen in Abwesenheit des natürlichen Selektionsdrucks, das vom S-Schicht-Protein SbsA gebildete hexagonale Gitter durch ein schräges Gitter ersetzt, welches aus dem S-Schicht-Protein SbsB der Stammvariante PV72/p2 aufgebaut ist. Während der Umstellung vom sbsA-Gen des Wildtyps zum sbsB-Gen der Variante konnte auch eine Änderung des SCWP-Typs beobachtet werden. In dem vorliegenden Projekt soll die, das sbsB-Gen umgebende DNA-Region sequenziert und auf das Vorhandensein von Genen, die für die Synthese des variantenspezifischen, pyruvylierten SCWPs verantwortlich sind, analysiert werden. Darüber hinaus wird untersucht werden, ob diese Gene vor der Variantenbildung gemeinsam mit dem sbsB-Gen auf einem Megaplasmid lokalisiert sind oder anderswo im Genom zu finden sind. Weiters sollen G. stearothermophilus Wildtypstämme, für die die Entstehung von SLH-Domänen-tragenden Varianten bisher noch nicht beschrieben wurde, auf ihr Potential zur Variantenbildung unter nicht sauerstofflimitierten Bedingungen untersucht werden. Da unsere Gruppe zeigen konnte, dass S-Schicht-Proteine und SCWPs einzigartige Bausteine zur Herstellung von supramolekularen Strukturen für die Nanobiotechnologie darstellen, soll dieses Projekt dazu beitragen, einen genaueren Einblick in die molekularen Mechanismen der auf diesem konservierten Bindungsmechanismus basierend Variantenentstehung zu bekommen.
Schlagworte S-Schicht Proteine Sekundäre Zellwandpolymere Bindungsmechanismen S-Schicht-Variation Nanobiotechnologie Bacillaceae
Publikationen
First structure of a bacterial surface layer (S-layer) protein reveals a novel coiled-coil fold
Autoren: Pavkov, T., Egelseer, E. M., Hammel, M., Sára, M., Keller, W. Jahr: 2006
PUBLIZIERTER Beitrag für wissenschaftliche Veranstaltung
S-layers as a tool kit for nanobiotechnological applications.
Autoren: Sleytr, UB; Huber, C; Ilk, N; Pum, D; Schuster, B; Egelseer, EM; Jahr: 2007
Originalbeitrag in Fachzeitschrift
High-affinity interaction between the S-layer protein SbsC and the secondary cell wall polymer of Geobacillus stearothermophilus ATCC 12980 determined by surface plasmon resonance technology.
Autoren: Ferner-Ortner, J; Mader, C; Ilk, N; Sleytr, UB; Egelseer, EM Jahr: 2007
Originalbeitrag in Fachzeitschrift
A novel approach to specific allergy treatment: the recombinant allergen-S-layer fusion protein rSbsC-Bet v 1 matures dendritic cells that prime Th0/Th1 and IL-10-producing regulatory T cells.
Autoren: Gerstmayr, M; Ilk, N; Schabussova, I; Jahn-Schmid, B; Egelseer, EM; Sleytr, UB; Ebner, C; Bohle, B Jahr: 2007
Originalbeitrag in Fachzeitschrift
Genetically engineered S-layer proteins and S-layer-specific heteropolysaccharides as components of a versatile molecular construction kit for applications in nanobiotechnology
Autoren: Egelseer, E.M., Sára, M., Pum, D., Schuster, B., Sleytr, U.B. Jahr: 2008
Originalbeitrag in Sammelwerk
The structure and binding behavior of the bacterial cell surface layer protein SbsC.
Autoren: Pavkov, T; Egelseer, EM; Tesarz, M; Svergun, DI; Sleytr, UB; Keller, W Jahr: 2008
Originalbeitrag in Fachzeitschrift
Genetic engineering of thr S-layer protein SbpA of Lysinibacillus sphaericus CCM 2177 for the generation of functionalized nanoarrays
Autoren: Badelt-Lichtblau, H., Kainz, B., Völlenkle, C., Egelseer, E.M., Sleytr, U.B., Pum, D., Ilk, N. Jahr: 2009
Originalbeitrag in Fachzeitschrift
The high-molecular-mass amylase (HMMA) of Geobacillus stearothermophilus ATCC 12980 interacts with the cell wall components by virtue of three specific binding regions.
Autoren: Ferner-Ortner-Bleckmann, J; Huber-Gries, C; Pavkov, T; Keller, W; Mader, C; Ilk, N; Sleytr, UB; Egelseer, EM Jahr: 2009
Originalbeitrag in Fachzeitschrift
Surfaces functionalized with self-assembling S-layer fusion proteins for nanobiotechnological applications
Autoren: Ilk, N; Egelseer, EM; Ferner-Ortner, J; Kupcu, S; Pum, D; Schuster, B; Sleytr, UB Jahr: 2008
Originalbeitrag in Fachzeitschrift
Nanobiotechnological Applications of S-Layers
Autoren: Sleytr, U.B., Egelseer, E.M., Ilk, N., Messner, P., Schäffer, C., Pum, D., Schuster, B. Jahr: 2010
Originalbeitrag in Sammelwerk
Occurrence, structure, chemistry, genetics, morphogenesis, and functions of S-layers
Autoren: Messner, P., Schäffer, C., Egelseer, E.M., Sleytr, U.B. Jahr: 2010
Originalbeitrag in Sammelwerk
S-Layers, Microbial, Biotechnological Applications
Autoren: Egelseer, E.M., Ilk, N., Pum, D., Messner, P., Schäffer, C., Schuster, B., Sleytr, U.B. Jahr: 2010
Originalbeitrag in Sammelwerk
Nanotechnology with S-Layer Proteins as Building Blocks
Autoren: Sleytr, U.B., Schuster, B., Egelseer, E.M., Pum, D., Horejs, C.M., Tscheliessnig, R., Ilk, N. Jahr: 2011
Originalbeitrag in Sammelwerk