Funktionalitätsanalyse von Toxinen aus Clostridium perfringens

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Vielen pathogenen Bakterien wird erfolgreiche Kolonialisierung ihres Wirtes erst durch die Produktion von Proteintoxinen ermöglicht. Eine ganze Reihe dieser Toxine schädigen eukaryontische Zellen durch eine Modifikation eines intrazellulären Ziels. Dabei spielen Transportproteine eine wichtige Rolle, die entweder Teil des Toxinmoleküls sind oder separat ins Kulturmedium abgegeben werden. Ziel dieses Projektes ist die Untersuchung dieser Transportfunktion durch die Aufklärung der Struktur der Transportproteine. Im einzelnen sollen folgende Toxine untersucht werden: 1. Clostridium perfringens Iota-Toxin besteht aus zwei voneinander unabhängigen Proteinen. Iota-a (Ia) trägt die enzymatische Funktion, während Iota-b (Ib) für die Wirtszellbindung und den Transport der Enzymkomponente Ia in die Zielzelle verantwortlich ist. Der für diesen Transportprozess verantwortliche Mechanismus der Bindekomponente soll mit Hilfe von Punkt- Bzw. Kassettenmutanten in Zellkultur- und Black-Lipid-Bilayerexperimenten aufgeklärt werden. Des Weiteren soll die Iota-Toxin-Produktion bereits optimiert werden, um eine genügend große Menge von Protein für die Funktionalitätstests im Zellkultur- und Bilayer-System sowie für die Kristallisierung zu Verfügung zu haben. 2. Clostridium perfringens Epsilon-Toxin besteht aus einem einzelnen Protein. Es handelt sich wahrscheinlich um ein reines Cytolysin, das die Membranintegrität durch die Bildung von definierten Kanälen zerstört. Es wird vermutet, dass sich das Toxin aus sieben Untereinheiten zusammensetzt. Die Struktur des Monomers konnte aufgeklärt werden und ähnelt der des Aerolysins von Aeromonas hydrophila. Obwohl sich der Wirkmechanismus von dem des Iota-Toxins unterscheidet, besitzen beide eine hohe Sequenzhomologie in den potentiellen Transmembranbereichen. Durch Mutationen und deren anschließender elektrophysiologischer Charakterisierung soll nachgewiesen werden, dass es sich hierbei tatsächlich um die Membrandomäne handelt.