Transformation und Pilusbiogenese: zwei voneinander unabhängige Systeme in Acinetobacter sp. BD413
Transformation and pilus biogenesis: two independent systems in Acinetobacter sp. BD413
von Olivia Gohl
Datum der mündl. Prüfung:2002-11-01
Erschienen:2003-10-27
Betreuer:PD Dr. Beate Averhoff
Gutachter:Prof. Dr. Gerhard Gottschalk
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Format:PDF
Description:Dissertation
Zusammenfassung
Englisch
The Gram negative soil bacterium Acinetobacter sp. BD413 is known for its high competence of natural transformation and its movement on solid surfaces. Genetic and biochemical studies of the DNA transformation apparatus indicated homologues of type IV pili subunits being involved in natural transformation of strain BD413 but not in its gliding motility. The central question arising from these findings is whether BD413 thin or thick pili are involved in DNA translocation or movement. For this investigation it was necessary to characterize the pilus structures.Genetical and physiological observations of this work demonstrate the relatedness of BD413 bundle forming thin pili to the type I family (chaperone/usher pathway). The 28 kDa subunit of the flexible thick pili show no similarity to known pilus structure proteins. Unaffected competence for natural transformation and unaffected gliding motility of pilus mutant strains indicate that thin and thick pilus structures are not involved in DNA uptake and movement on solid surfaces. Electron microscopic studies demonstrate that the thick pilus subunit structure follows the common composition of filaments in assembling a stable helical structure. The 6 nm pilus possesses a flexible height per turn of 4-10 nm that might be explain the flexibility of the filament. In contrast to this, the 16 kDa subunits of the straight 2-3 nm thin pili are assembled into a linear manner.Furthermore, our interest focuses on the DNA-uptake system that mediates free DNA to passage through the outer and inner membrane. Molecular analyses of the transformation machinery revealed that the competence factor ComP a type IV pilin-like protein is not assembled into thin or thick pili of BD413. Interestingly, after over-expression comP the bacterium synthesises another pilus structures on the cell surface.
Keywords: Acinetobacter; BD413; transformation; gliding; pili; pilus
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Das Gram-negative Bodenbakterium Acinetobacter sp. BD413 zeichnet sich
durch eine hohe Kompetenz für die Aufnahme freier DNA
aus und besitzt die Fähigkeit auf feuchten Oberflächen
zu gleiten. Genetische und biochemische Untersuchungen
zeigen eine Beteiligung von Kompetenzproteinen, die
Ähnlichkeiten zu Biosynthesefaktoren von Typ-IV-Pili
aufweisen, an der natürlichen Transformation; diese
übernehmen aber keine essentielle Funktion bei der
Fortbewegung des Bakteriums. Nach diesen Ergebnissen
lautete die zentrale Frage, ob die beiden Pilustypen
(dicke und dünne Pili) von Acinetobacter sp. BD413 für die
DNA-Aufnahme oder die gleitende Fortbewegung essentiell
sind. Während nach genetischen und physiologischen
Studien dieser vorliegenden Arbeit sich die dünnen Pili
zur Klasse der Typ-I-Pili zuordnen lassen, weisen die
flexiblen dicken Pili keine Verwandtschaft zu bereits
charakterisierten filamentösen Strukturen auf. Da
sowohl die natürliche Transformation als auch die
gleitende Fortbewegung bei Pilusmutanten nicht
beeinträchtigt ist, sind die Pilusstrukturen von BD413
nicht an diesen beiden physiologischen Prozessen
beteiligt.Elektronenmikroskopische Untersuchungen an den
dicken Pili demonstrieren weiterhin einen für
filamentöse Strukturen charakteristischen helikalen
Anordnung der 28 kDa Untereinheiten. Die variable
Steighöhe der Helix von 4 bis 10 nm begründet
vermutlich die hohe Biegsamkeit dieser Struktur. Im
Gegensatz dazu werden die 16 kDa Untereinheiten des
dünnen Pilus in linearer Weise assembliert.Weitere Untersuchungen betreffen das
DNA-Aufnahmesystem, welches den Transport der freien
DNA durch die Zellhülle erlaubt. Hierbei stellte sich
heraus, daß der Typ-IV-Pilin-ähnliche Kompetenzfaktor
ComP keine Untereinheit der Pili von BD413 darstellt,
aber das Bakterium nach Überexpression von comP einen weiteren Pilustyp
synthetisiert.
Schlagwörter: Acinetobacter; BD413; Transformation; Gleiten; Pili; Pilus;