Strukturelle und funktionelle Charakterisierung pilzlicher Zellwandproteine für Adhäsion und Integritätswahrnehmung

Die humanpathogene Hefe Candida glabrata verfügt über eine Familie von sieben Pwp Proteinen (PA14 domain containing cell wall protein) mit einem modularen Aufbau wie er typischerweise in pilzlichen Adhäsinen zu finden ist. Pilzliche Adhäsine sind sekretierte Proteine, die üblicherweise aus drei Regi...

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Main Author: Lutterbach, Bernard
Contributors: Mösch, Hans-Ulrich (Prof. Dr.) (Thesis advisor)
Format: Dissertation
Language:German
Published: Philipps-Universität Marburg 2019
Biologie
Subjects:
Wsc
Pwp
Online Access:PDF Full Text
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Description
Summary:Die humanpathogene Hefe Candida glabrata verfügt über eine Familie von sieben Pwp Proteinen (PA14 domain containing cell wall protein) mit einem modularen Aufbau wie er typischerweise in pilzlichen Adhäsinen zu finden ist. Pilzliche Adhäsine sind sekretierte Proteine, die üblicherweise aus drei Regionen aufgebaut sind: Einer Nterminalen domäne für die Adhäsion (A-domäne), einem zentralen Segment mit einer variablen Anzahl repetetiver, hoch glycosylierter und Serin-/Threonin-reicher Abschnitte, sowie einer C-terminalen Region mit einem GPI-Anker (glycosylphosphatidylinositol) für die Befestigung in der Zellwand. Solche Proteine werden auch GPI-CWP Adhäsine genannt (GPI-anchored cell wall-associated proteins). Im ersten Teil dieser Arbeit wurden die Kristallstrukturen der A-Domänen der beiden Paraloge Pwp1A und Pwp5A gelöst, welche einen neuen und detaillierten Einblick in strukturelle Merkmale der PwpA domänen geben. Überraschenderweise haben PwpA Domänen anstatt einer Bindetasche zur Erkennung terminaler Glykane, wie bei anderen GPI-CWP Adhäsionsdomänen üblich, eine exponierte Kalzium-Bindestelle. Außerdem scheint die strukturelle Stabilität von PwpA Domänen signifikant niedriger zu sein als bei anderen PA14 Domänen, wodurch sie empfindlicher gegenüber äußeren Faktoren wie Ionenstärke oder pH sind. Eine Pwp1A/Pwp5A strukturbasierte Modellierung aller PwpA domänen erlaubt zudem einen detaillieten strukturellen Vergleich der gesamten Pwp Familie. Analysen mittels Glykan Arrays mit fluoreszenzmarkierten PwpA Domänen ermöglichten die Identifizierung von Glykosaminoglykan als Gruppe möglicher Liganden und somit ein bisher unbekanntes Substrat für GPI-CWPs von C. glabrata. Mithilfe isothermaler Titrationskalorimetrie konnte gezeigt werden, dass Pwp1A ein synthetisches Glykosaminoglykan-Pentasaccharid mit niedriger mikromolarer Affinität bindet. Diese Ergebnisse sind relevant, da zahlreiche Bakterien, Viren und Parasiten verschiedene Adhäsionsproteine nutzen um während der Pathogenese und Wirtskolonisierung an Glykosaminoglykan zu binden. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurde die Kristallstruktur der Cystein-reichen Domäne (CRD) des Sensorproteins Wsc1 von S. cerevisiae gelöst. Die CRD von Wsc1 liegt in der Zellwand und erkennt hier vermutlich mechanischen Stress, was zum SensorClustering und der Aktivierung eines Signalwegs führt, der ein Programm zur Instandhaltung der Zellwandintegrität aktiviert. Durch die Kristallstruktur der Wsc1CRD wird ersichtlich, dass diese Domäne durch vier Disulfidbrücken strukturell sehr rigide ist. Außerdem verfügt die Wsc1-CRD über drei Oberflächen-exponierte Cluster von Resten aromatischer Aminosäuren. Diese Strukturmotive könnten entscheidend für hydrophobe Wechselwirkungen von Wsc1 Sensoren sein, was wiederum das Clustering von Wsc1 Domänen und die Auslösung von nachgeschalteten Signalen ermöglicht.
Physical Description:170 Pages
DOI:https://doi.org/10.17192/z2020.0098