Institut für Mikrobiologie

Institut für Mikrobiologie
1. Forschungsprojekte
Projektleiter:
Projekttitel:
Prof. Dr. Jan Remmer Andreesen
Aufnahme und Einbau von Wolfram in Proteine aus Eubacterium
acidaminophilum
Wissenschaftliche Inst. f. Biochemie - Prof. Dr. Milton Stubbs, SUNY Stony Brooks - NYUSA
Zusammenarbeit:
- Dr. Caroline Kisker
Fördereinrichtung: Land (Sachsen-Anhalt)
Laufzeit:
01.07.1999 - 30.06.2002
Kurzbeschreibung: Wolfram ist das schwerste Element im chemischen Periodensystem, für
das auch eine positive biologische Funktion - hauptsächlich bei
hyperthermophilen Mikroorganismen - nachgewiesen werden konnte.
Eubacterium acidaminophilum enthält als mesophiles Bakterium mit der
Formiat Dehydrogenase (FDH) und der Aldehyd Oxdoreduktase (AOR)
zwei Enzyme, die W-, nicht Mo-spezifisch sind. Wolfram wird über ein
W-spezifisches Aufnahme-System (TupABC)außerhalb der Zelle hoch
affin gebunden, über die Cytoplasmamembran transportiert,
wahrscheinlich von einem Mop-Protein gebunden, um dann in den
Pyranopterin-Kofaktor spezifisch eingebaut zu werden. Die Gene der FDH
und AOR sowie für das Mop-Protein, das Tup-Aufnahme-System und die
Biosynthese des Pyranopterin wurden kloniert, sequenziert und nach z.T.
Überexpression näher analysiert.
Stichwörter:
ABC-Transporter, Molybdat, Wolframat, Wolframenzym
Projektleiter:
Projekttitel:
Prof. Dr. Jan Remmer Andreesen
Bildung von Acetyl-Phosphat aus Carboxymethyl-Selenoprotein A bei der
Glycin Reduktion
Fördereinrichtung: DFG
Laufzeit:
29.03.1999 - 29.03.2003
Kurzbeschreibung: Einige Gram-positive Anaerobier wie Eubacterium acidaminophilum
können durch die Reduktion von Glycin (bzw. Sarcosin und betain) zu
Acetyl-Phosphat und Ammonium (Bzw. Mon- oder Trimethylamin) energie
konservieren. die Gesamtreaktion wird durch die substratspezifischen
Selenoproteine B sowie die generellen Selenoprotein A und Protein C
katalysiert. Sie beinhaltet als interessanten und neuartigen Schritt die
Umwandlung eines an Protein A gebundenen Carboxymethal-Selenethers
in oxidiertes Protein A und einen an Protein C gebundenen
Acetyl-Thioester, der dann durch Phosphorylyse in Acetyl-Phosphat
überführt wird.
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Stichwörter:
Desaminierung; reduktive, Energiekonservierung, Selenocystein,
Selenoether, Thioester-Bildung
Projektleiter:
Projekttitel:
Prof. Dr. Jan Remmer Andreesen
Biochemische und molekularbiologische Charakterisierung der
Tetrahydrofuran-umsetzenden Enzyme aus Pseudonocardia charakterisierung einer Morpholin-induzierten P450-abhängigen
Monooxygenase aus Mycobacterium sp.
Fördereinrichtung: DFG
Laufzeit:
01.10.2000 - 30.09.2003
Kurzbeschreibung: Der aerobe Abbau von Ethern stellt auch für Bakterien ein Problem dar,
weil die Lösungsmitteleigenschaften dieser Stoffe sich kaum mit der
Integrität einer für das Leben essentiellen Cytoplasmamembran
vereibaren lassen. Daher war es interessant zu sehen, dass sich
Gram-positive Bakterien isolieren liessen, die eine hohe Toleranz
gegenüber Lösungsmittel wie Tetrahydrofuran und Morpholin auswiesen.
Die für den initialen Umsatz dieser Substanzen verantwortlichen Enzyme
wurden molekularbiologisch und z.T. biochemisch näher charakterisiert.
Die THF-Monooxygenase (MO)hatte die größten Übereinstimmungen mit
einer Alken-MO oder der löslichen Methan-MO, die Morpholin-MO
bestand aus einem P450 System. Letzteres ist bei Bakterien kaum
untersucht, aber Mycobacterium tuberculosum enthält im Genom ca. 22
verschiedene, aber noch nicht zuzuordnende P450-MO.
Stichwörter:
Ether-Abbau, Lösungsmittelstress, Monooxygenase, Morpholin,
Tetrahydrofuran
Projektleiter:
Projekttitel:
Prof. Dr. Jan Remmer Andreesen
Charakterisierung eines selenhaltigen Peroxidase-Reduktase Systems
des strikt anaeroben, gram-positiven Bakteriums Eubacterium
acidaminophilum
Fördereinrichtung: DFG
Laufzeit:
01.07.1998 - 01.06.2001
Kurzbeschreibung: Charakterisierung eines selenhaltigen Peroxidase-Reduktase Systems
des strikt anaeroben, gram-positiven Bakteriums Eubacterium
acidaminophilum
(ausführliche Beschreibung s. englische Seite des Projektes)
Stichwörter:
Bakterium, Peroxidase-Reduktase System, Selen
Projektleiter:
Projekttitel:
Prof. Dr. Jan Remmer Andreesen
Charakterisierung und Regulation des reduktiven Prolin-Stoffwechsels im
Zuge der Stickland-Reaktion durch anaerobe Bakterien
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Fördereinrichtung: DFG
Laufzeit:
12.05.2000 - 31.07.2003
Kurzbeschreibung: Prolin wird in Clostridium sticklandii durch eine D-Prolin Reduktase
reduktiv gespalten. An der Katalyse sind ein Selenocystein-haltiges
Protein PrdB und eine Pyruvoylgruppe beteiligt, die durch
posttranslationale Spaltung eines Proproteins aus PrdA gebildet wird.
Über gerichtete Mutationen sollen die für eine Spaltung wichtigen
Aminosäuren ermittelt werden. Mögliche Funktionen der den obigen
Spaltprodukten sehr ähnlichen Proteine PrdD und PrdE sollen nach
Überexpression geprüft werden. Die mögliche Funktion von PrdC als
Elektronenüberträger für die letztlich NADH-abhängige
D-Prolin-Reduktase soll analysiert werden wie auch die Operon-Struktur
der zugehörigen Gene. Der Einfluß des PrdR-Proteins auf die
sigma54-abhängige Expression dieser Gene soll über lac-Fusionen
geprüft werden.
Stichwörter:
Clostridium sticklandii, D-Prolin Reduktase, Pyruvoyl-Protein, Regulation,
Selenocystein
Projektleiter:
Projekttitel:
Prof. Dr. Jan Remmer Andreesen
Enzymkatalyse der flavinabhängigen Pyrrol-2-carboxylat
Monooxygenasen aus Arthrobacter sp. und Rhodococcus sp.
Fördereinrichtung: DFG
Laufzeit:
27.09.1999 - 17.12.2002
Kurzbeschreibung: Pyrrol-2-carboxylat wird von beiden Enzymen zur gleichen Verbindung
hydroxyliert: 5-Hydroxy-Pyrrol-2-carboxylat. Während bei dem
Rhodococcus Stamm eine erst Ende der 90ziger Jahre aufgefundene
2-Komponenten Monooxygenase diese Reaktion durchführt, reicht bei
dem Arthrobacter Stamm offensichtlich die größere Enzymkomponente
aus, um eine Flavinbindung und Hydroxylierung zu erreichen. In dem
Projekt sollen die Funktionen der beiden Proteinkomponenten
vergleichend untersucht werden.
Stichwörter:
Flavoenzym, Monooxygenase, 1 Komponenten Flavin-Monooxygenase, 2
Komponenten Flavin-Monooxygenase
Projektleiter:
Projekttitel:
Prof. Dr. Jan Remmer Andreesen
Neue Funktionen von Selenoproteinen in Gram-positiven, anaeroben
Bakterien
DFG-SPP 1087 Selen, Dr. A. Schierhorn
Wissenschaftliche
Zusammenarbeit:
Fördereinrichtung: DFG
Laufzeit:
01.04.2000 - 01.04.2004
Kurzbeschreibung: Selenoproteine sind beim Menschen z.B. involviert in der enzymatischen
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Stichwörter:
Beseitigung von Peroxiden und der Deiodierung zum Thyroxin sowie in
noch vielen ungeklärten Reaktionen. Bei anaeroben Bakterien hat
Selenocystein als 21. Aminosäure (ebenfaslls decodiert durch das UGA
Codon) z. B. noch die besondere zusätzliche Funktion der Bildung von
relativ labilen Selenoethern, die intermediär bei der reduktiven Spaltung
von N-C-Verbindungen gebildet werden.
Ein darin involviertes Selenoprotein fungiert zusätzlich als Peroxidase in
Verbindung mit einer benachbarten Cysteingruppe, um die nach Reaktion
mit einem Peroxid gebildete Selenensäure wieder über ein Selanylsulfid
reduktiv zur aktiven enzymspezies zu regenerieren. Ähnliche Reaktionen
sind bei Nitrosylierungen möglich. Der Einsatz von 75-Se und 2D-PAGE
erlaubt in Verbindung mit Sequenz- und Genomanalysen die Detektion
neuartiger Proteine.
Anaerobier, Metall-Stress, NO-Stress, oxidativer Stress, Salz-Stress,
Selenoprotein
Projektleiter:
Projekttitel:
Prof. Dr. Jan Remmer Andreesen
Selenophosphat Synthese in Gram-positiven anaeroben Bakterien Thiole als natürliche Elektronendonatoren
Fördereinrichtung: DFG
Laufzeit:
08.04.2002 - 07.04.2004
Kurzbeschreibung: Selenophosphat ist der eigentliche Selendonor für die Biosynthese von
Selenocystein. Der eigentliche Reaktionsmechanismus der
Selenophosphat Synthetase (SelD)ist noch unbekannt, auch in welch
reduzierter Form Selen "angeliefert" wird, z.B. als R-S-Se- in Form eines
Selenopersulfids. Eubacterium acidaminophilum hat zwei verschiedene
SelD im Genom, deren unterschiedlicher Einsatz noch unbekannt ist.
Wie viele Gram-positive Bakterien fehlt unserm oben genannten
Modellorganismus Glutathion als Biothiol. Dieses für den Erhalt des
reduzierend wirkenden Cytoplasma wichtige Biothiol soll in dem Projekt
identifiziert werden.
Stichwörter:
Biothiol, Gram-positive Bakterien, Selenocystein-Biosynthese,
Selenophosphat
Projektleiter:
Projekttitel:
Dr. Ute Lechner
Einschätzung des Potentials anaerober Bakterien zur reduktiven
Dechlorierung von Dioxinen und ihr Beitrag zur langfristigen Senkung der
Dioxinbelastung im Spittelwasser (Landkreis Bitterfeld)
University of Helsinki; Finland -Prof. Mirja Salkinoja-Salonen
Wissenschaftliche
Zusammenarbeit:
Fördereinrichtung: Land (Sachsen-Anhalt)
Laufzeit:
01.07.1998 - 31.01.2001
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Kurzbeschreibung: Mit Chlorbenzolen und polychlorierten Dioxinen und Furanen (PCDD/F)
hoch belastete Sedimentproben wurden in Mikrokosmos-Studien auf die
reduktive Dechlorierung der PCDD/F-Belastung untersucht. Erste
Hinweise auf eine mögliche in situ-Aktivität wurden aus der Veränderung
der Konzentration einiger niedrig chlorierter PCCD/F erhalten.
Ausgewählte Dioxinkongenere (1,2,3,4-Tetrachlor-, 1,2,4- und
1,2,3-Trichlordibenzo-p-dioxin) wurden den anaeroben
Anreicherungskulturen zugesetzt und dechloriert. Zwei verschiedene
Wege der Dechlorierung wurden entsprechend dem Spektrum der
gebildeten Produkte identifiziert. Durch Kombination
molekularbiologischer und mikrobiologischer Methoden wurde die
mikrobielle Zusammensetzung von dioxindechlorierenden Mischkulturen
untersucht und es gelang der Nachweis von anaeroben
Bakteriengattungen (Desulfitobacterium, Desulfuromonas,
Dehalococcoides), die prinzipiell zur reduktiven Dehalogenierung befähigt
sind. Aus den Ergebnisse kann auf ein intrinsisches Potential zur
Verminderung der Chlororganika-Belastung des
Spittelwasser-Sedimentes geschlossen werden.
Stichwörter:
Bakterie; anaerobe, Dechlorierung; reduktive, Dioxin, PCDD, PCDF
Projektleiter:
Projekttitel:
Dr. Ute Lechner
Regulation der Chloratmung bei anaeroben Bakterien in Gegenwart hoher
Schadstoffkonzentrationen (chlorierte Biarylether, Chlorphenole) und
alternativer Elektronenakzeptoren
Wissenschaftliche Inst. f. Analytik und Umweltchemie - Dr. Angelika Kraus, Inst. f. Analytik
Zusammenarbeit:
und Umweltchemie - Prof. Dr. W. G. Lorenz
Fördereinrichtung: DFG
Laufzeit:
01.10.2000 - 30.09.2003
Kurzbeschreibung: Die mikrobielle reduktive Dechlorierung von Dioxinen ist der bisher
einzige bekannte biologische Prozess, der Dioxine unter anaeroben
Bedingungen angreifen kann. Durch die schrittweise Abspaltung der
Chlorsubstiutenten werden die Verbindungen besser verfügbar für
nachfolgende mikrobielle Abbauprozesse und in der Regel sinkt ihre
Toxizität. Anaerobe, dioxindechlorierende Anreicherungskulturen aus fünf
verschiedenen, z.T. hoch mit Dioxinen und Chlorbenzolen belasteten
Flusssedimenten Sachsen-Anhalts wurden hinsichtlich der mikrobiellen
Zusammensetzung durch Sequenzierung von Genen für die RNA der
kleinen ribosomalen Untereinheit (16S rDNA) taxonomisch analysiert.
Fünf verschiedene, für Dehalogenierungsreaktionen bekannte Gattungen
wurde identifiziert, wobei in jeder Kultur Dehalococcoides und
Desulfitobacterium nachweisbar waren. Die Sequenz-Übereinstimmung
mit dem Chlorbenzole dechlorierenden Dehalococcoides-Stamm CBDB1
wurde zum Anlass genommen, eine Reinkultur dieses Bakteriums auf
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Stichwörter:
Projektleiter:
Projekttitel:
Wissenschaftliche
Zusammenarbeit:
Fördereinrichtung:
Laufzeit:
Kurzbeschreibung:
Stichwörter:
Projektleiter:
Projekttitel:
Wissenschaftliche
Zusammenarbeit:
Fördereinrichtung:
Laufzeit:
Kurzbeschreibung:
Dioxindechlorierung zu untersuchen. Es gelang der Nachweis, dass
Dehalococcoides Dioxine dechloriert und somit vermutlich einen
wesentlichen Beitrag zu der von uns beobachteten Dioxindechlorierung in
den Anreicherungskulturen leistet. Die Bedeutung dieser Arbeiten liegt in
der erstmaligen Verfügbarkeit einer Reinkultur, an der nun Biochemie und
Regulation der Dehalorespiration mit Dioxinen untersucht werden kann.
Chlorbenzol, Dehalococcoides, Desulfitobacterium, Dioxin, reductive
dehalogenation
Prof. Dr. Dietrich H. Nies
Funktion des CzcCB2A-Transporters
Institute of Structural Biology; Grenoble - Frankreich -Dr. Eva
Pebay-Peyroula, Prof. Blume -Physikalische Chemie; Uni. Halle
DFG
01.10.2001 - 30.09.2005
Der Effluxkomplex soll aus den gereinigten Untereinheiten in vitro in
Proteoliposomen rekonstituiert werden. Das CzcA-Protein soll für die
Kristallisation gereinigt werden (Kooperation Dr. Eva Pebay-Peyroula,
Institute of structural biology, Grenoble, Frankreich). Die Zugänglichkeit
von CzcC von außen soll überprüft werden. Die Abhängigkeit des
zellulären Metall-Gehaltes von der Zahl der CzcCBA-Komplexe soll
quantitativ verstanden werden. Mit 2D-Elektrophorese plus MALDI-TOF
soll geprüft werden, welche Proteine zusammen mit dem Czc-System
exprimiert werden.
E. coli soll als alternativer Modellorganismus weiter entwickelt werden.
CnrA und AgrA (verwandte RND-Transporter) sollen gereinigt und aktiv
rekonstituiert werden. Die vermuteten Metall-Bindestellen in allen drei
Proteinen sollen durch Mutation und Austausch zwischen den Proteinen
charakterisiert werden. Die Analyse von Mutanten- und Hybrid-Proteinen
soll in vivo und in vitro geschehen, wobei Bindestudien in Kooperation mit
Prof. Blume (Physikalische Chemie, Uni. Halle) die Bindestellen
thermodynamisch charakterisieren.
Cadmium, CBA-Efflux-Systeme, Kobalt, Kupfer, Nickel, RND-Proteine,
Zink
Prof. Dr. Dietrich H. Nies
Funktion von Transportern der RND-Proteinfamilie
Prof. Dr. Reinhard Neubert
DFG
01.02.2001 - 31.01.2004
In der Arbeitsgruppe Nies bildet die Untersuchung des RND-Proteins
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CzcA ein zentrales Forschungsthema. Dieses Protein ist Teil eines
membrangebundenem Protein-Komplexes, der die Schwermetallionen Zn
2
, Co2 und Cd2 über die Zellwand eines Gram-negativen Bakteriums
transportiert und damit das Cytoplasma entgiftet [Tseng, 1999 #30; Nies,
1987 #1; Nies, 1989 #2; Nies, 1989 #3; Nies, 1989 #4; Nies, 1995 #10;
Nies, 1995 #11; Nies, 1999 #32; Nies, 2000 #36]. Das Protein wurde
erfolgreich gereinigt und in Liposomen rekonstituiert [Goldberg, 1999
#34]. Durch die Charakterisierung von Mutanten-CzcA-Proteinen und die
Analyse der CzcA-Struktur mittels Reporterprotein-Fusionen konnte ein
Funktions-Modell abgeleitet werden, nach dem CzcA als
Zweikanal-Protonen-Kationen-Antiporter arbeitet [Goldberg, 1999 #34].
Wichtig ist bei diesem Modell das Postulat, dass eine periplasmatische
Substrat-Bindestelle durch Protonierung und Deprotonierung in ihrer
Affinität verändert werden kann. Die Protonierung erfolgt mit Protonen aus
dem Periplasma, zur Deprotonierung werden diese Protonen dann ins
Cytoplasma transportiert. Dadurch wird die Energie der proton motive
force Dp über der Cytoplasma-Membran für diesen Vorgang genutzt,
wodurch letztendlich der Export des Substrates aus dem Cytoplasma ins
Periplasma durch Dp angetrieben wird. In der weiteren Forschung, für die
eine Förderung nach dem DFG-Normalverfahren angestrebt wird, soll
CzcA für die Röntgenstruktur-Analyse kristallisiert werden. Durch
Mutanten-Studien soll die Hypothese über das generelle
Funktions-Chema des Proteins zudem weiter überprüft werden.
Zur RND-Familie gehören nicht nur Transporter für
Schwermetall-Kationen, sondern wichtige weitere Proteine. In der
Mex/Acr-Gruppe von RND sind Proteine zu finden, die organische
Moleküle entgiften und damit einen wichtigen Teil der multiple drug
resistance in pathogenen Gram-negativen Bakterien darstellen können.
Etwa 50% von multiple Antibiotika-resistenten klinischen Problemfällen
der Art Pseudomonas aeruginosa sind auf diese Mex/Acr-Systeme
zurückzuführen [Ziha Zarifi, 1999 #130]. Im PEPT-Projekt, das bisher als
gemeinsames Projekt der Arbeitsgruppen Neubert/Nies bearbeitet worden
ist, sollte durch Studium der Peptidtransporter der PEPT-Familie etwas
über den Transport von Antibiotika gelernt werden. Dieses Projekt kam
langsam voran, die angestrebte Herstellung bakterieller Modellsysteme
zum Studium dieser Transporter gelang nicht, jedoch wird PEPT1
momentan für Rekonstitutions-Experimente gereinigt.
Im Gegensatz zu PEPT-Transportern wäre das Studium von
Mex/Acr-Transportern wesentlich näher an das zentrale Thema der
Arbeitsgruppe Nies angebunden. Im neuen gemeinsamen Projekt
Nies/Neubert soll daher im Rahmen einer Promotion angestrebt werden,
über das Studium der Substrat-Spezifität bakterieller RND-Transporter die
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Funktion von Mex/Acr-Transportern beim Export von Antibiotika zu
verstehen. Dabei soll die Forschung bei CzcA beginnen und sich
schrittweise über Transporter divalenter Kationen (CnrA, NccA) und
Transporter monovalenter Kationen (AgrA) auf die Transporter
organischer Moleküle ausdehnen. Wie beim PEPT-Thema ist hier mit
scharfer Konkurrenz zu rechnen, so daß die Ausdehnung der
Untersuchung auf Mex/Acr-Systeme wohl fundiert verlaufen muß.
Stichwörter:
In diesem Projekt soll damit eine Linie aufgebaut werden, die vom
Kern-Projekt der AG Nies, dem CzcA-Protein, zum gemeinsamen
Postdoc-Projekt der AG`s Neubert und Nies führt, den eukaryontischen
RND-Proteinen. Die Linie führt von CzcA zu den Mex/Acr-Proteinen aus
Escherichia coli, die wie die eukaryontischen RND-Proteine organische
Moleküle transportieren. Durch Reinigung und Rekonstitution der
fraglichen Proteine sowie von ausgewählten Mutanten-Proteinen sollen
damit Erkenntnisse, die am CzcA-Protein gewonnen werden, über
gemeinsame Funktions-Hypothesen auf die anderen Proteine übertragen
werden.
Cadmium, Kobalt, RND, Zink
Projektleiter:
Projekttitel:
Prof. Dr. Dietrich H. Nies
Molekulare Funktion und physiologische Aufgaben von Proteinen der
cation diffusion facilitator Proteinfamilie untersucht am Beispiel des
CzcD-Proteins
Fördereinrichtung: DFG
Laufzeit:
01.01.2002 - 31.12.2004
Kurzbeschreibung: Molekulare Funktion und physiologische Aufgaben von Proteinen der
cation diffusion facilitator Proteinfamilie untersucht am Beispiel des
CzcD-Proteins: Siehe englische Beschreibung.
Stichwörter:
Cadmium, CDF, Kobalt, Schwermetall, Zink
Projektleiter:
Projekttitel:
Fördereinrichtung:
Laufzeit:
Kurzbeschreibung:
Prof. Dr. Dietrich H. Nies
Regulation der Schwermetall-Homöostase in Ralstonia metallidurans
DFG
01.10.2000 - 30.09.2003
Schwermetalle sind als Spurenelemente für Redox-Reaktionen und für
Komplexverbindungen essentiell für alle Lebewesen, sie sind jedoch
wegen der gleichen Eigenschaften auch toxisch in höheren
Konzentrationen. Wie alle anderen Lebewesen muß auch das
Gram-negative Bodenbakterium Ralstonia spec. CH34 (früher
Alcaligenes eutrophus) seine intrazelluläre Schwermetall-Konzentration
sorgfältig einstellen, um Hunger oder Vergiftung zu entgehen. Der
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untersuchte Stamm CH34 kann dies besonders gut, da er über
Plasmid-kodierte Schwermetall-entgiftende Effluxsysteme verfügt, die die
Metall-Kationen bei zu hohen intrazellulären Konzentrationen aktiv aus
der Zelle entfernen. Dieser Eigenschaft verdankt Stamm CH34 seine
weite Verbreitung in vielen extrem Schwermetall-belasteten Standorten
der Welt, wo er bis zu 40% der kultivierbaren Bakterienflora ausmachen
kann
Wir haben begonnen zu verstehen, wie bei essentiellen aber gleichzeitig
toxischen Schwermetallen (z. B. Zn2 , Co2 , Ni2 ) Transportsysteme beim
Erreichen der Metall-Homöostase zusammenarbeiten. Dabei belegen
Familien von Transportern unterschiedliche Konzentrationsbereiche,
begonnen bei induzierbaren ABC-Importern mit periplasmatischen
Bindeproteinen für extrem niedrige Konzentrationen über P-typ ATPase-,
HoxN-, und CorA-Importer, CDF-, und P-typ-Exporter bis hin zu
CBA-Transenvelope Effluxsystemen, wobei nicht jeder Organismus für
jedes Metall einen Repräsentanten jeder Familie besitzen muß. Die
Konzentrationsbereiche überlappen sich vom aM in den mM Bereich.
Zusätzlich können die Transportvorgänge mit anderen physiologischen
Vorgängen (Metall-Komplexierung und -Reduktion) interagieren.
Das Projekt soll sich mit der Regulation des Czc-Systems beschäftigen,
das als top level CBA-Transenvelope-Transporter durch einen Efflux über
die gesamte Zellwand hinweg Co2 , Zn2 und Cd2 entgiftet und
chemiosmotisch angetrieben wird (Nies, 1995; Rensing e t al., 1997;
Goldberg et al., 1999) . Die Regulation von Czc ist komplex und umfaßt
mindesten sieben Komponenten. Hohe cytoplasmatische
Metall-Konzentrationen, wie sie nur bei shift-up-Ereignissen auftreten,
bewirken über das Zweikomponenten-Regulations-System CzcRS primär
eine CzcR-abhängige Transkription des czcNICBA -Operons vom czcNp
-Promotor, wodurch der Effluxkomplex CzcCBA und die beiden Proteine
CzcN und CzcI exprimiert werden. Als Arbeitshypothese bindet CzcN
einen unbekannten ECF-Sigma-Faktor, CzcI komplexiert Metalle im
Periplasma und vermittelt dann eine Freisetzung des Sigma-Faktors.
Dieser transkribiert dann CzcR-unabhängig czcICBA von czcIp, czcCBA
von czcCp und czcDRS von czcDp. CzcD transportiert die Metall-Ionen
aus dem Cytoplasma in Periplasma, wodurch sie entgiftet werden, aber
auch asl Signal wirken. Ein neuer Faktor, CzcE, wirkt wahrscheinlich als
CzcI-Antagonist (Nies, 1992; Nies, 1997; van der Lelie et al., 1997; Anton
et al., 1999; Große et al., 1999; Große et al., 1999) . Diese hoch
komplexe Regulation könnte auf der Differenzierung des Metall-Resistenz
von CH34 in eine gesonderte Co2 -Zn2 -Cd2 - und eine Co2 -Ni2 -Resistenz
beruhen (Grass et al., 1999).
Definition des zu bearbeitenden Problems
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Durch den Einsatz genetischer und biochemischer Methoden soll
das regulatorische Netzwerk, das für die Metall-Homöostase von
Ralstonia spec. CH34 bei hohen Zink-Konzentrationen
verantwortlich ist, aufgeklärt und quantitativ beschrieben werden.
Stichwörter:
ECF, Sigma-Faktoren
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