Identification and characterization of RomX and RomY, two novel motility regulators in Myxoccoxus xanthus

Eine klar definierte Polarität des vorderen und hinteren Zellpols ist für eine gerichtete Zellbewegung essentiell. Die stäbchenförmigen Zellen von Myxococcus xanthus benötigen für ihre Bewegung zwei Motilitätssysteme und eine klar definierte Polarität der Zellpole. Dabei sind beide Motilitätssysteme...

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Main Author: Szadkowski Dobromir
Contributors: Sogaard-Andersen, Lotte (Prof. Dr.) (Thesis advisor)
Format: Dissertation
Language:German
Published: Philipps-Universität Marburg 2018
Biologie
Subjects:
GEF
GAP
Online Access:PDF Full Text
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Description
Summary:Eine klar definierte Polarität des vorderen und hinteren Zellpols ist für eine gerichtete Zellbewegung essentiell. Die stäbchenförmigen Zellen von Myxococcus xanthus benötigen für ihre Bewegung zwei Motilitätssysteme und eine klar definierte Polarität der Zellpole. Dabei sind beide Motilitätssysteme polarisiert: die Typ IV Pili sind am vorderen Pol angeordnet, dagegen werden die Komplexe, die für die Gleitbewewegung benötigt werden, zwar am vorderen Pol zusammengebaut, wandern aber im Zuge der Gleitbewegung zum hinteren Zellpol, wo sie anschließend abgebaut werden. M. xanthus Zellen wechseln regelmäßig die Richtung ihrer Bewegung, wobei der alte vordere Pol zum neuen hinteren Zellpol wird. Während eines Richtungswechsels müssen die beiden Motilitätssysteme synchron ihre Polarität innerhalb der Zelle ändern, um eine erneute Vorwärtsbewegung in die entgegengesetzte Richtung zu garantieren. Die Ras-ähnliche GTPase MglA bildet zusammen mit MglB, dem verwandten MglA GTPase aktivierenden Protein (GAP) und dem RomR Response-Regulator ein Modul, das die Polarität des vorderen und hinteren Zellpols bestimmt. Die polare Lokalisation von MglA-GTP und MglB definiert den vorderen und hinteren Zellpol und ist abhängig von dem polar lokalisierten RomR. Während des durch das Frz-System induzierten Richtungswechsels wechseln MglA-, MglB- und RomR von dem einen zum anderen Pol. In Rahmen einer großen vergleichenden Genomanalyse konnten wir RomX und RomY als weitere integrale Komponenten dieses Polaritätsmoduls identifizieren. RomX lokalisiert asymmetrisch an den Polen mit einem großen Cluster am hinteren Pol. In-vivo- und in-vitro-Experimente zeigten, dass das polare RomX zwischen seinem polaren Rekrutierungsfaktor RomR und MglA-GTP liegt. Der RomR / RomX / MglA-GTP-Komplex stimuliert den Aufbau von Gleitmotilitätskomplexen am vorderen Pol und wird dabei selbst Teil des Komplexes. Überraschenderweise sind RomX und RomR nur dann für die Gleitbewegung notwendig, wenn MglB abwesend ist. In Abwesenheit von MglB translozieren die Gleitmotilitätskomplexe weniger gerichtet zum hinteren Zellpol und die von den Zellen zurückgelegte Nettodistanz ist stark reduziert. Unsere Daten legen übereinstimmend nahe, dass ein RomX / RomR Komplex als Guanin-Nukleotid-Faktor (GEF) auf MglA-GDP wirkt und somit die gerichtete Zellbewegung reguliert. Am vorderen Zellpol bindet der RomX / RomR Komplex MglA-GTP und stimuliert dadurch den Aufbau der Gleitmotilitätskomplexe. Am hinteren Pol stimuliert der RomX / RomR Komplex dagegen den Abbau der Gleitmotilitätskomplexe.RomY lokalisiert unipolar mit einem Cluster am hinteren Zellpol. In vivo Experimente zeigten, dass RomY Richtungswechsel und Zellpolarität ähnlich wie MglB reguliert. Darüber hinaus hängt die RomY-Lokalisierung von MglB ab, was eine funktionelle Verbindung zwischen den Proteinen vermuten läßt. Proteininteraktionsstudien haben gezeigt, dass RomY direkt mit MglA und RomX interagiert. Bemerkenswerterweise sind RomX und RomR in Abwesenheit von RomY für die Gleitmotilität entbehrlich. Basierend auf diesen Daten schlagen wir vor, dass RomY die MglB GAP oder MglA GTPase Aktivität reguliert.
Physical Description:144 Pages
DOI:https://doi.org/10.17192/z2018.0492