Strukturelle und funktionelle Analyse der PA14-artigen Adhäsinfamilie aus der Bäckerhefe Saccharomyces cerevisiae

Eine grundlegend wichtige Eigenschaft vieler Mikroorganismen ist ihre Fähigkeit, über Adhäsion mit der Umwelt zu interagieren. Die Bäckerhefe Saccharomyces cerevisiae verfügt zur Anheftung von Zellen an fremde Oberflächen über spezielle Zellwand-verankerte Adhäsine, Flokkuline genannt, welche zur gr...

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Main Author: Wozniak, Nina
Contributors: Mösch, Hans-Ulrich (Prof. Dr.) (Thesis advisor)
Format: Dissertation
Language:German
Published: Philipps-Universität Marburg 2015
Biologie
Subjects:
Online Access:PDF Full Text
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Description
Summary:Eine grundlegend wichtige Eigenschaft vieler Mikroorganismen ist ihre Fähigkeit, über Adhäsion mit der Umwelt zu interagieren. Die Bäckerhefe Saccharomyces cerevisiae verfügt zur Anheftung von Zellen an fremde Oberflächen über spezielle Zellwand-verankerte Adhäsine, Flokkuline genannt, welche zur großen Familie der pilzlichen Adhäsine gehören. Diese Oberflächenproteine ermöglichen auch soziale Interaktionen, wobei verschiedene mehrzellige Strukturen entstehen können, z. B. Flocken mit Schutzfunktion. Die Flokkuline bestehen aus drei typischen Domänen, wobei die N-terminale Domäne (A-Domäne) an der Zelloberfläche präsentiert wird und als eigentliche Adhäsionsdomäne fungiert. Die A-Domänen der meisten Flokkuline gehören aufgrund ihrer Struktur zu den PA14-artigen Proteinen und fungieren als Lektine, wobei vermutet wird, dass eine Flokkulin-spezifische Subdomäne (SD) eine wichtige Rolle bei der Vermittlung der Ligandbindungs-Selektivität spielt. Am Beispiel der Strukturen von Flo1A und Flo5A konnte bereits im Detail gezeigt werden, wie diese Adhäsine über Bindung von Zellwand-exponierten Mannosiden Zell-Zell-Interaktionen vermitteln. Um die Struktur und Funktion der PA14-artigen Adhäsine von S. cerevisiae besser zu verstehen, wurden in der vorliegenden Arbeit die A-Domänen der Flokkuline Flo1, Flo5, Flo9, und Flo10 aus verschiedenen Hefestämmen isoliert und mit Hilfe eines einheitlichen Expressionssystems bezüglich sozialer Interaktionen (Flokkulation) und Adhäsion an fremde Oberflächen (Agar) untersucht und miteinander verglichen. Dabei zeigte sich, dass die meisten PA14-artigen FloA-Domänen Flokkulation und/oder Agar-Adhäsion vermitteln können, jedoch teilweise mit deutlich unterschiedlicher Effizienz und Spezifität. Zudem ergab diese Analyse Hinweise darauf, dass die Flokkulin-spezifische Subdomäne eine entscheidende Rolle bei der funktionalen Variabilität spielt. Um diese Hypothese zu untermauern, wurden die Subdomänen der Flokkuline Flo5 und Flo10 gegeneinander ausgetauscht. Die anschießende funktionale Analyse ergab, dass dadurch auch die speziellen Adhäsionseigenschaften gegenseitig übertragen wurden. Zudem wurden die Kristallstrukturen von Flo10A und einer chimären Flo10A5SD-Variante im Komplex mit Mannosid-Liganden gelöst und mit der Struktur von Flo5A verglichen. Diese Analyse zeigt den Einfluss der SD auf die Ligand-Bindungsspezifität auch auf atomarer Ebene. Insgesamt legt diese Arbeit nahe, dass S. cerevisiae mit der PA14-artigen Flokkulinfamilie über ein variables Adhäsin-repertoire verfügt, welches es diesem Mikroorganismus ermöglicht, seine Adhäsionseigenschaften stetig zu verändern und neuen Umweltbedingungen anzupassen.
Physical Description:197 Pages
DOI:https://doi.org/10.17192/z2015.0388