Identification and characterization of M23 peptidase VcsP involved in cell separation in Vibrio parahaemolyticus

The peptidoglycan is an important structural element of the bacterial cell envelope and is involved in many cellular processes such as maintenance of cell shape, cell division as well as protection against extracellular stresses. Established model organisms like Escherichia coli or Bacillus subtilis...

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Main Author: Heering, Jan
Contributors: Ringgaard, Simon (Dr.) (Thesis advisor)
Format: Doctoral Thesis
Language:English
Published: Philipps-Universität Marburg 2019
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Das Peptidoglycan ist ein wichtiges Strukturelement der bakteriellen Zellhülle und ist an vielen zellulären Prozessen wie der Erhaltung der Zellform, der Zellteilung sowie dem Schutz vor extrazellulären Stressbedingungen beteiligt. Etablierte Modellorganismen wie Escherichia coli oder Bacillus subtilis wurden intensiv hinsichtlich der Peptidoglykanbiosynthese und dessen Abbaus untersucht. Das Hauptziel unserer Forschung ist es, fundiertes Wissen anzuwenden und gleichzeitig das Verständnis der Peptidoglycan-Biogenese im menschlichen Krankheitserreger Vibrio parahaemolyticus zu erweitern. Obwohl die räumlich-zeitliche Organisation vieler synthetischer und lytischer Enzyme während des bakteriellen Zellzyklus erforderlich ist, konzentriert sich diese Arbeit auf die Charakterisierung von M23-Peptidasen, einer Klasse von Enzymen, die für die Umkehrung der Transpeptidationsreaktion verantwortlich sind, welche die Stammpeptide paralleler Glykanstränge verbinden. Wir zeigen, dass das Genom von V. parahaemolyticus für sieben M23-Peptidasen kodiert, von denen einige Homologe zu bereits identifizierten Faktoren sind, die für die Zellteilung und -form in anderen Organismen wichtig sind. Wir finden aber auch drei bisher nicht charakterisierte, paraloge M23-Peptidasen. In einer Reihe von Experimenten identifizieren wir ein bestimmtes Protein, VcsP, das für die Zelltrennung durch seine konservierte M23-Peptidasendomäne wichtig ist. Nach der Entfernung von vcsP zeigen die Zellen einen kettenbildenden Phänotyp, der die Zellhülle kompromittiert und ihre Empfindlichkeit gegenüber Antibiotika vom Polymyxin-Typ erhöht. Wir zeigen deutlich, dass VcsP der wichtigste von drei Paralogen ist. Interessanterweise ist der dimorphe Lebensstil von V. parahaemolyticus in Abwesenheit von VcsP unbeeinflusst und die Zellen sind in der Lage, sich von Schwimmer zu Schwärmerzelltyp zu differenzieren. Wir haben mehrere Ansätze genutzt, um Interaktionspartner und Affektoren von VcsP zu finden, und bisher haben wir gezeigt, dass vcsP mit vp0549 co-transkribiert wird, welches für ein PilZ-Domänenprotein kodiert, das den sekundären Botenstoff c-di-GMP bindet. Zusammen haben diese Ergebnisse unser Wissen über M23-Peptidasen im Organismus V. parahaemolyticus deutlich erweitert, und es wird interessant sein, mehr über VcsP und seine Auswirkungen in der Zukunft zu erfahren. In dieser Studie haben wir zusätzliche Fragen gestellt, die wir in der zukünftigen Forschung ansprechen möchten.