Untersuchungen zur Substratspezifität der ADP-Ribosyltransferasen Clostridium botulinum C2-Toxin und Clostridium perfringens Iota-Toxin
type: CreativeWork
description: Clostridium perfringens Iota-Toxin und Clostridium botulinum C2-Toxin gehören zur Familie der binären Aktin-ADP-ribosylierenden Toxine. Die Toxine bestehen aus einer Enzymkomponente (ADP-Ribosyltransferase) und einer separaten Bindungs- und Translokationskomponente, die die Zellaufnahme vermittelt. Die enzymatisch aktiven Toxinbestandteile Iota a (Ia) und C2I übertragen den ADP-Riboserest von NAD auf Arginin-177 von Aktin, wodurch die Polymerisierbarkeit von Aktin gehemmt wird. Die Toxine unterscheiden sich in ihrer Substratspezifität: Während C2I nur beta/gamma-Aktin ADP-ribosyliert, modifiziert Iota a auch alpha-Aktin-Isoformen. In der vorliegenden Arbeit wurde eine Struktur-Funktionsanalyse der Enzymkomponente der Toxine durchgeführt. Insbesondere sollte untersucht werden, welche Bereiche der Enzyme für die unterschiedliche Substratspezifität verantwortlich sind. Dazu wurden N- und C-terminal verkürzte Varianten von Iota a und C2I kloniert, in E. coli als GST-Fusionsproteine exprimiert und hinsichtlich ihrer ADP-Ribosyltransferase-Aktivität und Substratspezifität in vitro geprüft. Zum selben Zweck wurden auch chimärische Proteine hergestellt, die aus verschiedenen Anteilen beider ADP-Ribosyltransferasen bestanden. Die Konstrukte GST-Ia(101-413), GST-Ia(177-413) und GST-Ia(208-413) verhielten sich bezüglich ihrer Substratspezifität wie Wildtyp-Ia. Dies zeigte, daß der N-terminale Anteil von Ia für die enzymatische Aktivität und die Substratspezifität entbehrlich ist. Hingegen waren N-terminale Verkürzungen des C2I, ebenso wie eine C-terminale Verkürzung dieser ADP-Ribosyltransferase, enzymatisch inaktiv. Es gelang, mit der chimären ADP-Ribosyltransferase GST-C2I(1-227)/Ia(205-413) ein Konstrukt herzustellen, das sich hinsichtlich der Substratspezifität wie Wildtyp-Ia verhielt. Weitere Chimären führten zur Charakterisierung der strukturellen Voraussetzungen der ADP-Ribosyltransferase-Aktivität der Toxine. Dabei zeigte sich, daß die Enyzmkomponente von Iota-Toxin we…
abstract: Clostridium perfringens Iota-Toxin und Clostridium botulinum C2-Toxin gehören zur Familie der binären Aktin-ADP-ribosylierenden Toxine. Die Toxine bestehen aus einer Enzymkomponente (ADP-Ribosyltransferase) und einer separaten Bindungs- und Translokationskomponente, die die Zellaufnahme vermittelt. Die enzymatisch aktiven Toxinbestandteile Iota a (Ia) und C2I übertragen den ADP-Riboserest von NAD auf Arginin-177 von Aktin, wodurch die Polymerisierbarkeit von Aktin gehemmt wird. Die Toxine unterscheiden sich in ihrer Substratspezifität: Während C2I nur beta/gamma-Aktin ADP-ribosyliert, modifiziert Iota a auch alpha-Aktin-Isoformen. In der vorliegenden Arbeit wurde eine Struktur-Funktionsanalyse der Enzymkomponente der Toxine durchgeführt. Insbesondere sollte untersucht werden, welche Bereiche der Enzyme für die unterschiedliche Substratspezifität verantwortlich sind. Dazu wurden N- und C-terminal verkürzte Varianten von Iota a und C2I kloniert, in E. coli als GST-Fusionsproteine exprimiert und hinsichtlich ihrer ADP-Ribosyltransferase-Aktivität und Substratspezifität in vitro geprüft. Zum selben Zweck wurden auch chimärische Proteine hergestellt, die aus verschiedenen Anteilen beider ADP-Ribosyltransferasen bestanden. Die Konstrukte GST-Ia(101-413), GST-Ia(177-413) und GST-Ia(208-413) verhielten sich bezüglich ihrer Substratspezifität wie Wildtyp-Ia. Dies zeigte, daß der N-terminale Anteil von Ia für die enzymatische Aktivität und die Substratspezifität entbehrlich ist. Hingegen waren N-terminale Verkürzungen des C2I, ebenso wie eine C-terminale Verkürzung dieser ADP-Ribosyltransferase, enzymatisch inaktiv. Es gelang, mit der chimären ADP-Ribosyltransferase GST-C2I(1-227)/Ia(205-413) ein Konstrukt herzustellen, das sich hinsichtlich der Substratspezifität wie Wildtyp-Ia verhielt. Weitere Chimären führten zur Charakterisierung der strukturellen Voraussetzungen der ADP-Ribosyltransferase-Aktivität der Toxine. Dabei zeigte sich, daß die Enyzmkomponente von Iota-Toxin we…
author: Liese, Jan
keywords: bakterielle Toxine, bacterial toxins, nad-adp-ribosyltransferase, clostridium botulinum, clostridium perfringens
date modified: 2026-07-24T02:22:03Z
provider: University of Freiburg
publisher: Networked Digital Library of Theses and Dissertations
type: WebPage
source organization: University of Freiburg