Struktur und Funktion von Komponenten der bakteriellen Signaltransduktion und ihre Interaktion mit Proteinen und Proteindomänen des bakteriellen Phosphotransferasesystems

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Inzwischen ist die Beteiligung des PTS an der bakteriellen Signaltransduktion klar gezeigt worden. Von besonderem Interesse ist dabei die überwiegend in grampositiven Bakterien vorkommende bifunktionelle HPr-Kinase/Phosphatase, die das Phosphocarrierprotein HPr an Serin 46 ATP-abhängig phosphoryliert. Einerseits wird dadurch die Phosphorylierung von HPr durch die Histidinkinase Enzym I des PTS stark gehemmt und damit die Aufnahme von PTS-Zuckern eingeschränkt. Andererseits bildet P-Ser-HPr mit dem Catabolite Control Protein CcpA einen Komplex, der an cre-DNA-Sequenzen bindet, die katabolischen Operons vorgelagert sind. Dies bewirkt Katabolitrepression in grampositiven Bakterien. Die Struktur der HPr-Kinase aus Staphylococcus xylosus konnte in Zusammenarbeit mit Dr. Klaus Scheffzek, EMBL Heidelberg, gelöst werden. Danach wird die Kristallisation von Komplexen aus HPr und HPr-Kinase und aus ATP-Analogen mit HPrkinase versucht. Begleitend zu Strukturuntersuchungen soll die Substratspezifität der HPrkinase durch kinetische Messungen analysiert werden. Die Proteinkomponenten des Glukonat-spezifischen PTS, das bisher nur in Enterococcus faecalis nachgewiesen wurde, lassen sich gut heterolog überexprimieren. Mit Glukonat-spezifischem Enzym IIA konnten bereits Kristalle erhalten werden, die bis 3Å streuen (Zusammenarbeit mit B. Dijksta, Groningen, NL). Die Glukonat-spezifische IIB-Domäne bildet mit der IIA-Domäne einen stabilen Komplex, der strukturell weiter charakterisiert werden soll. In Zusammenarbeit mit dem Proteinstrukturlabor Prof. Dr. H.E. Meyer werden massenspektrometrische Verfahren zur sequenzspezifischen Zuordnung von Phosphohistidinresten in Proteinen ausgearbeitet.