The Myxococcus xanthus Red two-component signal transduction system: a novel “four component” signaling mechanism

Zweikomponentensysteme werden als Signalverarbeitungsmodule in Bakterien oft verwendet, um Veränderungen in der Umwelt zu detektieren und angemessen darauf zu reagieren. Im komplexen, durch Nährstoffmangel induzierten Entwicklungszyklus von Myxococcus xanthus spielen Zweikomponentensysteme eine...

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Main Author: Jagadeesan, Sakthimala
Contributors: Søgaard-Andersen, Lotte (Prof.) (Thesis advisor)
Format: Dissertation
Language:English
Published: Philipps-Universität Marburg 2008
Biologie
Subjects:
Online Access:PDF Full Text
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Description
Summary:Zweikomponentensysteme werden als Signalverarbeitungsmodule in Bakterien oft verwendet, um Veränderungen in der Umwelt zu detektieren und angemessen darauf zu reagieren. Im komplexen, durch Nährstoffmangel induzierten Entwicklungszyklus von Myxococcus xanthus spielen Zweikomponentensysteme eine wichtige Rolle. Hierbei sammeln sich die beweglichen Zellen zunächst an einem Ort an, differenzieren innerhalb dieser Ansammlungen zu Sporen und bilden vielzellige Strukturen, die Fruchtkörper genannt werden. Es ist bekannt, dass die Proteine RedC, RedD, RedE und RedF den Entwicklungszyklus beeinflussen, und man nimmt an, dass diese Proteine ein ungewöhnliches Zweikomponentensystem bilden, das aus zwei Histidin-Kinase-homologen Komponenten (RedC und RedE) und zwei Regulator-homologen Komponenten (RedD und RedF) besteht (Higgs et al., 2005). Um den Signalfluss in diesem ungewöhnlichen Zweikomponentensystem zu entschlüsseln, wurden genetische und biochemische Methoden angewandt. Die Analyse von in-frame-Deletionsmutanten und nicht-funktionaler Punktmutanten für jedes einzelne Gen ergab, dass phosphoryliertes RedF und die Histidin- Kinase-Aktivität von RedC notwendig sind, um den Entwicklungszyklus zu blockieren, während RedE und RedD erforderlich sind, um den Fortgang des Entwicklungsprogramms zu induzieren. Genetische Epistase-Experimente ergaben, dass RedE spezifisch der Funktion von RedF entgegenwirkt und dass RedD im Entwicklungsprogramm RedE vorgeschaltet ist. Biochemische Analysen zeigen, dass RedC leicht autophosphoryliert und die Phosphorylgruppe auf RedD übertragen werden kann. Interessanterweise scheint RedE keine Autophosphorylierungsaktivität zu besitzen, sondern von RedD phosphoryliert zu werden. Darüber hinaus wirkt RedE auch als Phosphatase von RedF. Zusammengenommen ergeben die vorliegenden Daten ein Modell für ein kompliziertes Signalübertragungssystem, in dem RedC wahrscheinlich als Kinase von RedF wirkt und dadurch den Entwicklungszyklus blockiert. Die Repression wird aufgehoben, wenn RedC, als Antwort auf ein noch nichtidentifiziertes Signal, RedD phosphoryliert, das dann die Phosphorylgruppe weiter auf RedE überträgt. Die Phosphorylierung von RedE ermöglicht es RedE, RedF zu dephsphorylieren. Die vorliegende Arbeit beschreibt somit ein neuartiges „Vierkomponenten“-Signaltransduktionsmodell innerhalb der Zweikomponenten-Signaltransduktionsfamilie.
DOI:https://doi.org/10.17192/z2009.0099