Rekonstitution, funktionelle Analyse und Regulation von Mureinsynthese Multienzymkomplexen aus Escherichia coli

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Im Rahmen des Vorhabens sollen Multienzymkomplexe aus den gereinigten Proteinen rekonstituiert und funktionell charakterisiert werden, die an der Synthese des bakteriellen Exoskeletts, dem Mureinsacculus, beteiligt sind. Der Mureinsacculus ist ein einziges Makromolekül, gebildet aus Zuckerketten, die durch kurze Peptide quervernetzt sind. Der Sacculus umschliesst die Zelle vollständig und stabilisiert die cytoplasmatische Membran. Während des Wachstums der Zelle wird der Mureinsacculus vergrössert und während der Zellteilung in zwei Tochtersacuculi geteilt. Dabei wird nicht nur neues Murein synthetisiert und in den bestehenden Sacculus eingebaut, sondern auch altes Murein aus dem Sacculus herausgeschnitten (Murein-Turnover). Hierfür ist ein reguliertes Zusammenspiel zwischen synthetischen und hydrolytischen Enzymen notwendig. Tatsächlich konnten in vorhergehenden Untersuchungen direkte Protein-Protein-Interaktionen zwischen bestimmten Mureinsynthasen und -hydrolasen aus Escherichia coli charakterisiert werden, die in vivo Murein synthetisierende Multienzymkomplexe ausbilden könnten. Diese Komplexe sollen in vitro in möglichst nativer Form aus den Einzelkomponenten rekonstituiert werden. Mit Hilfe eines funktionellen Mureinsynthesetests sollen die Bedingungen für die Ausbildung der Komplexe gefunden werden und mögliche weitere, bislang unbekannte Komponenten (Strukturproteine, Kofaktoren) identifiziert werden. Die Struktur von in vitro synthetisiertem Murein soll analysiert und mit dem in vivo gebildeten verglichen werden. Parallel dazu sollen in einem globalen Ansatz periplasmatische Proteine und Membranproteine identifiziert werden, die an Murein binden und dadurch eine regulierende Funktion auf die Mureinsynthese bzw. -hydrolyse haben könnten. Die Funktionen der identifizierten Murein-bindenden Protein sollen u.a. im in vitro Mureinsynthesetest untersucht werden.