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Protein NMR studies of two systems involved in bacterial pathogenicity

dc.contributor.advisorGriesinger, Christian Prof. Dr.de
dc.contributor.authorRumpel, Sigrunde
dc.date.accessioned2006-12-04T15:07:28Zde
dc.date.accessioned2013-01-18T10:38:32Zde
dc.date.available2013-01-30T23:51:24Zde
dc.date.issued2006-12-04de
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-AC89-Fde
dc.identifier.urihttp://dx.doi.org/10.53846/goediss-2176
dc.description.abstractDie vorliegende Dissertation beinhaltet neue Strukturdaten über bakterielle Proteine, die an der Transkriptionsregulation und Proteinsekretion beteiligt sind, sowie einen Beitrag zur Verbesserung der Strukturaufklärung von homodimeren Proteinen mittels NMR-Spektroskopie. Ein Hauptaugenmerk liegt auf der Untersuchung von zwei homodimeren bakteriellen Proteinen: Dem Transkriptionsfaktor CylR2 aus Enterococcus faecalis und dem Chaperon CesT aus enteropathogenem Escherichia coli. Enterococcus faecalis hat sich zu einer Hauptursache von Infektionen in Krankenhäusern aufgrund von Antibiotikaresistenzen entwickelt, wobei die schwere der Infektion mit einem von Enterococcus faecalis sekretierten Protein, dem Cytolysin, zusammenhängt. Die Produktion dieses Cytolysins wird von einem zwei-Komponenten CylR1/CylR2 System über einen autoinduzierten Quorum-Sensing Mechanismus reguliert. In dieser Arbeit wird gezeigt, dass das regulatorische Protein CylR2 ein rigides Dimer formt. Die Kristall- und NMR-Struktur sind im wesentlichen identisch. Jedes Monomer besteht aus einem fünf Helix-Bündel, das ein Helix-Turn-Helix DNA-Bindingsmotiv enthält und durch ein zweisträngiges antiparalleles beta-Faltblatt verlängert ist. Die Lösung der NMR-Struktur erfolgt mit Hilfe einer neuartigen Strukturbestimmungsmethode für homodimere Proteine. Um die beiden Untereinheiten als rigide Körper aneinander zu docken, werden experimentelle residuale dipolaren Kopplungen der Rückgrat-Amide und intermolekulare, langreichweitige Distanzen, die über paramagnetische Relaxationsverstärkung ermittelt werden, verwendet. Eine Modellstruktur für CylR2 im Komplex mit seiner spezifischen palindromischen DNA innerhalb des Cytolysinpromotors wird basierend auf der Veränderung der chemischen Verschiebungen von CylR2 bei DNA-Bindung erstellt. Diese Ergebnisse deuten auf eine Rolle von CylR2 als Repressor der Cytolysintranskription hin. Enteropathogenes Escherichia coli ist eine Hauptursache von Durchfallerkrankungen, die durch Sekretion bakterieller Proteine über ein Type III Sekretionssystem in die menschliche Wirtszelle ausgelöst werden. CesT ist an dem Sekretionsmechanismus beteiligt indem es Effektorproteine vor der Sekretion spezifisch im bakteriellen Cytoplasma bindet und dadurch den Effektor in einem sekretionsbereiten Zustand hält. Die genaue Funktion des Chaperons und damit der Mechanismus der bakteriellen Type III Proteinsekretion ist noch ungeklärt. Mittels dipolarer Kopplungen wird gezeigt, dass CesT in Lösung, anders als im Kristall, eine den homologen Proteinen ähnliche Struktur ausbildet. Viele hydrophobe Interaktionen werden für die Erkennung von Effektoren durch CesT als wichtig identifiziert und abschliessend wird ein Modell für die Erkennung des Chaperon/Effektor Komplexes durch das Type III Sekretionssystem vorgeschlagen.de
dc.format.mimetypeapplication/pdfde
dc.language.isoengde
dc.rights.urihttp://webdoc.sub.gwdg.de/diss/copyr_diss.htmlde
dc.titleProtein NMR studies of two systems involved in bacterial pathogenicityde
dc.typedoctoralThesisde
dc.title.translatedUntersuchungen mittels Protein NMR an zwei Systemen mit Einfluss auf bakterielle Pathogenitätde
dc.contributor.refereeGriesinger, Christian Prof. Dr.de
dc.date.examination2006-11-01de
dc.subject.dnb540 Chemiede
dc.description.abstractengThe present work provides new structural information about bacterial proteins involved in transcription regulation and protein secretion, as well as a contribution to the improvement of structure determination of homodimeric proteins by NMR spectroscopy. A main focus is placed on two homodimeric bacterial proteins: the transcription factor CylR2 from Enterococcus faecalis and the chaperone CesT from enteropathogenic Escherichia coli. Enterococcus faecalis has emerged as a leading agent of hospital-acquired antibiotic-resistant infections and the severity of its infections has been linked to a secreted protein called cytolysin. Production of this enterococcal cytolysin is regulated by the two-component CylR1/CylR2 system through an autoinduction quorum-sensing mechanism. Here, the regulatory protein CylR2 is found to form a rigid dimer with an essentially identical crystal and solution NMR structure. Each monomer contains a helix-turn-helix DNA-binding motif as part of a five helix-bundle, which is extended by an antiparallel beta-sheet. The determination of the solution NMR structure involves the development of a novel method for homodimeric proteins. This method applies rigid-body docking driven by backbone amide residual dipolar couplings and intermolecular long-range distances from paramagnetic relaxation enhancement. A model structure for CylR2 in complex with its specific palindromic DNA within the cytolysin promotor region is derived based on NMR chemical shift perturbation experiments. These results suggest that CylR2 acts as a repressor of cytolysin transcription. The other studied homodimer, the chaperone CesT, originates from enteropathogenic Escherichia coli which is a chief cause of diarrhea and involves secretion of bacterial proteins via a type three secretion system into the human host cell. CesT participates in the secretion mechanism by specifically binding effector proteins in the bacterial cytoplasm prior to their secretion; the effector is thereby kept in a secretion-competent form. However, the exact function of the chaperone is still open and remains a key question for understanding the bacterial type three protein secretion mechanism. A novel application of NMR dipolar couplings is used to elucidate the structure of CesT in solution. In this way CesT is shown to form a structure similar to its homologues. Many hydrophobic interactions are identified to be important for the complex formation with at least two of its effectors. Finally, a model is suggested for the recognition of the chaperone/effector complex by the type three secretion system.de
dc.contributor.coRefereeZeeck, Axel Prof. Dr.de
dc.subject.topicMathematics and Computer Sciencede
dc.subject.gerNMRde
dc.subject.gerHomodimerde
dc.subject.gerLösungsstrukturde
dc.subject.gerDockende
dc.subject.gerpathogene Bakteriende
dc.subject.gerTyp III Proteinsekretionde
dc.subject.gerAntibiotikaresistenzde
dc.subject.gerresiduale dipolare Kopplungende
dc.subject.gerparamagnetische Relaxationsverstärkungde
dc.subject.engNMRde
dc.subject.enghomodimerde
dc.subject.engsolution structurede
dc.subject.engdockingde
dc.subject.engpathogenic bacteriade
dc.subject.engtype III protein secretionde
dc.subject.engantibiotic-resistant infectionsde
dc.subject.engresidual dipolar couplings (RDC)de
dc.subject.engparamagnetic relaxation enhancement (PRE)de
dc.subject.bk35.25de
dc.subject.bk35.62de
dc.identifier.urnurn:nbn:de:gbv:7-webdoc-1352-4de
dc.identifier.purlwebdoc-1352de
dc.affiliation.instituteFakultät für Chemiede
dc.subject.gokfullSXL 440: Struktur {Biochemie}de
dc.identifier.ppn521297575de


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