Involvement of FlhG, FlhB and their interaction partners in the regulation of flagellation in the monotrichous bacterium Shewanella putrefaciens

Bacteria rely on different motility mechanisms to explore their surroundings and interact with them. Key forms of motility, swimming and swarming, are dependent on a complex macromolecular system called the flagellum, which functions as a rotating molecular motor. This structure is highly relevant f...

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Main Author: Blagotinsek, Vitan
Contributors: Bange, Gert (Prof. Dr.) (Thesis advisor)
Format: Dissertation
Language:English
Published: Philipps-Universität Marburg 2021
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Table of Contents: Für Bakterien ist es wichtig sich flexibel in ihrer Umgebung zu bewegen und auch mit dieser Umgebung zu interagieren. Swimming und Swarming sind die zentralen Bewegungsformen bei Bakterien und beruhen auf der Rotation eines Makromolekülkomplexes Namens Flagellum. Das Flagellum wird für einige wichtige Prozesse benötigt wie unteranderem Biofilmbildung, Pathogenität and Chemotaxis. Im Fokus dieser Arbeit steht das Flagellum von dem Modelorganismus Shewanella putrefaciens CN-32, welches nur ein einziges Flagellum am Pol besitzt. Um zu verstehen wie das Flagellum gebildet und positioniert wird, wurde die Interaktion von zwei konservierten Proteinen, die MinD-ähnliche ATPase FlhG und dem Bestandteil des flagellaren Sekretionsystem FlhB, untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass FlhG eine regulierende Funktion beim Aufbau des flagellaren C-Ring spielt. Es kann durch eine überlappende Bindestelle, sowohl FliM (Bestandteil des C-Ringes) als auch den Transkriptionsfaktor FlrA binden. Der Wechsel des Interaktionspartners hängt davon ab, ob FlhG als Dimer oder Monomer vorliegt und ob ATP vorhanden ist. FlrA kann nur mit FlhG interagieren, wenn dieses als Dimer vorliegt und ATP gebunden hat. Woraufhin FlrA nicht mehr als Transkriptionsfaktor agieren kann und die Bildung von Flagellumbausteinen zum Erliegen kommt. Des weiteren konnte gezeigt werden, dass eine in vivo Deregulierung der Interaktion von FlhG und FlrA zu einer Hyperflagellierung führen kann. Außerdem konnte die 3D Struktur von dem polarliegenden Protein FlhB mittels Röntgenstrahl Kristallographie charakterisiert und ein neues C-terminales Motiv mit der Bezeichnung Prolin-Reiche Region (PRR) identifiziert werden. Das entfernen dieser Region führt zu einer verringerten Bildung von Flagellen in vivo. Durch weiterführende in vitro Experimente würde FliM als neuer Interaktionspartner von FlhB entdeckt.