Bewirkt Hitze-Stress eine erhöhte S-Schichtproduktion in Geobacillus stearothermophilus NRS 2004/3a? – Indiz für eine neue Funktion von bakteriellen S-Schichtproteinen?
Abstract
Bakterien haben verschiedenste Strategien entwickelt, um sich unter den kompetitiven Bedingungen ihrer natürlichen Lebensräume durchzusetzen. Zweidimensionale, kristalline Porteingitter (S-Schichten), die an der Oberfläche zahlreicher Bakterien zu finden sind, stellen eine dieser Strategien dar. Trotz ihres häufigen Vorkommens konnten bisher nur wenige spezifische Funktionen von S Schichten nachgewiesen werden. Dabei sind es gerade die in vivo-Funktionen von S Schichten aus denen sich neue Anwendungsaspekte ergeben könnten. Denn auf Grund ihrer Selbstorganisationsfähigkeit aus identen Proteineinheiten und ihrer Periodizität bis in den Sub-Nanometerbereich wird S Schichten generell ein breites Anwendungspotential auf dem Gebiet der Nanobiotechnologie zugeschrieben. Jüngste in unserem Labor durchgeführte Untersuchungen an Geobacillus stearothermophilus NRS 2004/3a haben zum ersten Mal einen Hinweis gegeben, daß die S-Schichtsynthese mit Hitzestress im Zusammenhang stehen könnte. Unsere Hypothese eines neuen Typs einer solchen Hitzestress-Antwort basiert auf folgenden Beobachtungen: i) Es kommt zu einem signifikanten Anstieg an S-Schichtgen (sgsE) mRNA, wenn das Bakterium bei der maximal tolerierbaren Temperatur von 67°C anstelle der physiologischen Wachstumstemperatur von 55°C kultiviert wird. ii) Datenbank-Analysen zeigen, daß die potentielle Regulations-Region für das S Schichtgen sgsE nur zu einem geringen Ausmaß den bisher bekannten Motiven von DNA-bindenden Transkriptionsfaktoren entsprechen. iii) Die Hitzestress-Antwort spiegelt sich auch auf Protein-Ebene wider. Die in diesem Projekt geplanten Untersuchungen sollen am Modellsystem der S-Schicht einen Beitrag zum Verständnis der Hitzestress-Antwort in Bakterien leisten. Außerdem kann sich aus diesem Zusammenhang die Definition einer neuen Funktion für S-Schichten ergeben. In dem beantragten Projekt sollen i) die Temperatur-abhängige Korrelation von Transkription und Translation von sgsE untersucht und ii) die Regulations-Region von sgsE analysiert werden. Die so gewonnenen Erkenntnisse könnten neue Strategien für die Genexpression durch Temperaturvariation liefern. Außerdem ist basierend auf dem S Schichtgen-Regulationssystem von sgsE die Konstruktion eines neuartigen, Temperatur-induzierbaren Expressionsvektors vorstellbar.
S-Schichtt-Genregulation Hitzestress S-Schicht-Funktion Geobacillus stearothermophilus
Publikationen
Novel biocatalysts based on S-layer self-assembly of Geobacillus stearothermophilus NRS 2004/3a: a nanobiotechnological approach.
Autoren: Schäffer, C; Novotny, R; Küpcü, S; Zayni, S; Scheberl, A; Friedmann, J; Sleytr, UB; Messner, P; Jahr: 2007
Originalbeitrag in Fachzeitschrift
S-layer nanoglycobiology of bacteria.
Autoren: Messner, P; Steiner, K; Zarschler, K; Schäffer, C; Jahr: 2008
Originalbeitrag in Fachzeitschrift
Molecular basis of S-layer glycoprotein glycan biosynthesis in Geobacillus stearothermophilus.
Autoren: Steiner, K; Novotny, R; Werz, DB; Zarschler, K; Seeberger, PH; Hofinger, A; Kosma, P; Schäffer, C; Messner, P Jahr: 2008
Originalbeitrag in Fachzeitschrift
Recombinant glycans on an S-layer self-assembly protein: a new dimension for nanopatterned biomaterials.
Autoren: Steiner, K; Hanreich, A; Kainz, B; Hitchen, PG; Dell, A; Messner, P; Schäffer, C 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
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
Mitarbeiter*innen
Christina Schäffer
Univ.Prof. Dipl.-Ing. Dr.nat.techn. Christina Schäffer
christina.schaeffer@boku.ac.at
Tel: +43 1 47654-80203
BOKU Projektleiter*in
01.01.2007 - 31.12.2007
BOKU Partner
Externe Partner
Universität Graz, Instuitut für Pharmazeutische Chemie
Andreas Kungl
Partner