Optimierung und Validierung der Large Scale-Expression und nativen Aufreinigung eines Virulenz-assoziierten bakteriellen Chaperons

Abstract

Das periplasmatische Protein SurA trägt mit seiner Chaperonaktivität zur Verhinderung von Akkumulation und dem Schutz vor Degradation von Faltungsintermediaten von Außenmembranproteinen (OMP) bei. Die zur Außenmembran begleiteten und durch den BAM-Komplex eingebrachten OMPs sind maßgeblich für die Virulenz, Adhäsion, Antibiotika-Resistenz und Außenmembranpermeabilität Gram-negativer Bakterien verantwortlich. Der bisherige wissenschaftliche Fokus auf SurA bezieht sich hauptsächlich auf Escherichia coli (E.c.). Ergebnisse zu Acinetobacter baumannii (A.b.) SurA, sind bisher rar.

Mit dieser Arbeit wurde eine groß skalierte Expression von A.b. SurA etabliert und validiert, um damit die Aktivität von A.b. SurA an einem in unserem Labor etablierten in vitro Luciferase-Aktivitätsassay zu untersuchen. In einem weiteren Schritt sollte die Möglichkeit überprüft werden, ob ein bereits bei E.c. erfolgreich angewandter Inhibitor auch bei A.b. SurA eine Wirkung zeigt.

Das erfolgreich aufgereinigte A.b. SurA zeigt in den Aktivitätsassays keine wesentliche Funktionalität in der Interaktion zwischen thermisch aktiviertem SurAAB und dem Substrat Luciferase. Die darauf angeschlossenen Versuche zur Inhibition durch Medozin, die bereits erfolgreich bei E.c. SurA eingesetzt wurde, konnte in dem Assay dadurch keine Inhibition zeigen. Unsere Testergebnisse bestätigen aber die wichtige Chaperonfunktion von A.b. SurA zur korrekten Faltung von Proteinen.

Mit heutigem Stand der Wissenschaft wissen wir, dass SurA von A.b. eine wahrscheinlich untergeordnete Rolle in der Aufrechterhaltung einer funktionierenden OM-Biogenese spielt. Die Struktur von A.b. SurA ist gegenüber SurA von E.c. mit weniger Salzbrücken ausgestattet. Dadurch kann A.b. SurA nicht thermisch in eine aktive Konformation überführt und stabilisiert werden, die zur Anwendung im Luciferase-Assay notwendig ist.

Diese Ergebnisse liefern dennoch einen wichtigen Beitrag zur Erkenntnis der postulierten dynamischen Konformationsmodelle von SurA.

Die postulierten dynamischen Konformationsmodelle zu E.c. SurA lassen sich gegebenenfalls nicht einfach auf A.b. übertragen. Aufgrund der unterschiedlichen Proteinsequenzen wird es vermutlich eine Vielzahl unterschiedlicher Bindungsaffinitäten innerhalb der SurA-Domänen und damit einer interspezifischen Vielfalt von Konformationsmöglichkeiten geben. Somit ist die erregerspezifische Untersuchung von SurA in weiteren Forschungsansätzen notwendig.