Strukturbiologie der Toxine ExoS und Fusicoccin : wie zwei

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Zusammenfassung
Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Strukturbiologie von zwei mikrobiellen
Toxinen. Zum einen dem ExoS-Protein des bedeutenden opportunistischen Humanpathogens Pseudomonas aeruginosa, zum anderen mit dem Phytotoxin Fusicoccin des Pilzes Fusicoccum amigdali.
ExoS hat eine Domäne, die die GTPase-Aktivität von Rho-Proteinen beschleunigt. Die Aufklärung der Kristallstruktur dieser Domäne im Komplex mit dem
Rho-Protein Rac1 und ADP-AlF3 zeigt, dass sich die Bakterien desselben katalytischen Mechanismus wie eukaryontische GTPase-aktivierenden Proteine bedienen. ExoS stabilisiert den Übergangszustand der GTP-Hydrolyse durch Einführung eines katalytischen Arginins in das katalytische Zentrum von Rac. Allerdings zeigt die Faltung dieser Domäne keine Ähnlichkeit mit der Faltung der
verschiedenen eukaryontischen GTPase aktivierende Proteine. Es stellt somit
ein Beispiel für konvergente Evolution dar.
Fusicoccin stabilisiert die Interaktion zwischen der panzlichen Plasma-Mem+
bran H -ATPase (PMA) und 14-3-3 Proteinen. Dies führt zur Aktivierung der
ATPase und zum Welken der Panzen. Die kristallographische Untersuchung der
Strukturen von Nicotiana tabacum 14-3-3c allein und in Komplexen mit Fusicoccin und einen Phosphopeptid, das dem C-Terminus der Plasma-Membran ATPase entstammt, zeigt, dass Fusicoccin den PMA-14-3-3-Komplex stabilisiert, in
dem es eine Furche in der Protein-Protein-Interaktionsoberäche beider Proteine ausfüllt. Isotherme Titrationskalorimetrie ergibt, dass die alleinige Bindung
des Toxins zu 14-3-3 sehr schwach ist. Die gleichzeitige Bindung von Peptid
und Toxin erhöht hingegen die Anität beider Liganden zu 14-3-3 ungefähr
um den Faktor 100. Diese Ergebnisse haben insofern erhebliche Implikationen
für die Entwicklung von pharmazeutischen Wirkstoen, da sie zeigen, dass es
möglicherweise einfacher sein kann, statt Protein-Protein Wechselwirkungen zu
inhibieren, sie zu stabilisieren.
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