Identification and characterization of a novel cell-envelope subcomplex crucial for A-motility in M. xanthus

Myxococcus xanthus ist ein Stäbchen-förmiges, Gram-negatives Bakterium und verfügt über zwei verschiedene Fortbewegungssysteme: das A- und das S-Bewegungssystem. Das A-Bewegungssystem erlaubt die Bewegung einzelner Zellen, wohingegen die S-Bewegung abhängig von Zell-Zell-Kontakten ist und der „twitching“ Bewegung anderer Bakterien, z.B. Pseudomonaden, ähnelt. Deletiert man Gene des einen oder anderen Bewegungssystems, bleiben die Zellen aufgrund des jeweils anderen Bewegungssystems beweglich. Der exakte Mechanismus, mit dem die A-Bewegung erfolgt ist weitgehend unbekannt, aber die Energiequelle ist der Wasserstoffionengradient durch die Zytoplasmamembran der von dem Motorkomplex, bestehend aus den Proteinen AglRQS, genutzt wird. Eines der derzeit zwei verschiedenen Modelle für das A-Bewegungssystem sieht vor, dass die beteiligten Proteine in mehreren Proteinkomplexen (FAs für „focal adhesion“-Komplexe) organisiert sind, die entlang der Längsachse der Stäbchen verteilt sind und während der Vorwärtsbewegung der Zellen mit der Oberfläche des Medium fest verbunden bleiben. Das andere Model basiert auf der Existenz eines helikalen Motors, der für die A-Bewegung verantwortlich ist. Basierend auf dem ersten Model wurde vermutet, dass die FAs vom Zytoplasma bis zur Oberfläche des Mediums alle subzellulären Kompartimente der Zelle umspannen. Bisher konnten erst wenige Proteine identifiziert werden, die in FAs lokalisieren (z.B. AglZ), aber darunter keine Proteine der äußeren Membran. In dieser Arbeit wurde die Funktion der vier Proteine GltK, GltB, GltA und GltC, zuvor bekannt als essentielle Proteine des A-Bewegungssystems, untersucht. Bioinformatorische Vorhersagen wiesen darauf hin, dass diese Proteine sowohl im Periplasma als auch in der äußeren Membran lokalisieren könnten, somit erschienen diese Proteine als interessante Kandidaten, potentiell zuständig für die Verbindung der FAs zu der Mediumsoberfläche. Durch zahlreiche experimentelle Ansätze konnte nicht nur gezeigt werden, dass sich die Proteine GltB, GltA und GltC gegenseitig stabilisieren, sondern darüber hinaus auch miteinander interagieren und vermutlich einen Komplex im Periplasma und der äußeren Membran bilden. Kolokalisationsstudien mit dem Protein AglZ zeigten, daß GltB und GltA mit AglZ kolokalisieren und somit ebenfalls in FAs lokalisieren. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass alle vier Proteine GltK, GltB, GltA und GltC essentiell für die Assemblierung der FAs sind. Vice versa, ist die Lokalisierung von GltB und GltA in den FAs abhängig von anderen Komponenten der FAs, wie z.B. AglZ, AglQ und MglA. Somit kann man abschließend sagen, dass durch die vorliegende Arbeit die Identifizierung des ersten Unterkomplex der äußeren Membran, der essentiell für das A-Bewegungssystem von M. xanthus ist, gelungen ist.