In vitro-Untersuchungen zum Sekretionsmechanismus der beta-Lactamase in Escherichia coli
Das gramnegative Bakterium Escherichia coli besitzt vier verschiedene Zellkompartimente: das Cytoplasma, die Cytoplasmamembran (Innenmembran), den periplasmatischen Raum sowie die Außenmembran. Für die Zielsteuerung (Targeting) ungefalteter Proteine an die Innenmembran und ihren anschließenden Transport in die verschiedenen Kompartimente sind unterschiedliche Transportwege beschrieben. 1. Sekretorische Proteine werden während ihrer Synthese am Ribosom von Trigger Factor erkannt. Anschließend sind SecA und SecB für die posttranslationale Zielsteuerung an die Innenmembran verantwortlich. Die nachfolgende Translokation der Proteine durch das SecYEG-Translokon erfolgt in Abhängigkeit von SecA. 2. Das bakterielle signal recognition particle (SRP) und sein Rezeptor FtsY vermitteln die kotranslationale Zielsteuerung und Integration polytoper Innenmembranproteine an bzw. in das SecYEG-Translokon. Nicht alle Innenmembranproteine sind jedoch ausschließlich auf SRP angewiesen. So ist die Integration polytoper Innenmembranproteine mit großen periplasmatischen Domänen von einer Kooperation zwischen SRP und SecA abhängig. Auch bei sekretorischen Proteinen gibt es Ausnahmen. In dieser Arbeit wurde mit der beta-Lactamase ein sekretorisches Protein untersucht, das nicht auf SecB als exportspezifisches Chaperon angewiesen ist und somit keinem dieser Transportwege eindeutig zugewiesen werden kann. Zu Beginn dieser Arbeit war der Transportmechanismus der beta-Lactamase nicht bekannt. Diskutiert wurde, ob, bei einem sekretorischen, SecB-unabhängigen Protein wie der beta-Lactamase, SRP die Zielsteuerung an das SecYEG-Translokon vermitteln kann. Da die beta-Lactamase eine stark hydrophobe Signalsequenz besitzt, die eine SRP-Bindung begünstigt, wurde eine Interaktion zwischen SRP und dem Protein als wahrscheinlich angenommen. Darüber hinaus klassifizieren eine Reihe von in vivo-Daten die beta-Lactamase als sekretorisches, SRP-abhängiges Protein. In dieser Arbeit konnte unter Verwendung eines homologen Transkriptions-Translationssystems erstmalig der Sekretionsweg der beta-Lactamase in vitro analysiert werden. Eine effiziente Interaktion zwischen SRP und naszierenden Ketten der beta-Lactamase konnte nicht beobachtet werden. Vielmehr ist es das ribosomenassoziierte Chaperon Trigger Factor, das mit naszierenden Ketten der beta-Lactamase interagiert. Nach Loslösung der beta-Lactamase vom Ribosom und Dissoziation von Trigger Factor übernimmt SecA die Zielsteuerung der beta-Lactamase und vermittelt nachfolgend die Translokation des Proteins durch das SecYEG-Translokon. Die Ergebnisse dieser Arbeit bekräftigen die Theorie einer zellinternen Unterscheidung zweier verschiedener Transportwege in Bakterien. Innenmembranproteine werden in Abhängigkeit von SRP transportiert, während der Transport sekretorischer Proteine durch SecA vermittelt wird. Dieses Prinzip behält die Zelle auch bei sekretorischen, SecB-unabhängigen Proteinen wie der beta-Lactamase bei. Dies legt die Schlussfolgerung nahe, dass es in gramnegativen Bakterien keine sekretorischen, SRP-abhängigen Proteine gibt.
SecA, SecB, naszierende Ketten, SecYEG-Translokon, Signalsequenz, nascent chains, crosslinks, immunoprecipitation, targeting, signal sequence
Networked Digital Library of Theses and Dissertations