BamB, BamC und BamE und ihre Bedeutung für die Biogenese der Autotransporter-Adhäsine YadA, Invasin und Intimin

Abstract

Integrale Membranproteine der äußeren Membran Gram-negativer Bakterien haben eine β-Barrel-Struktur aus β-Faltblättern, die zylinderförmig angeordnet sind und die äußere Membran durchspannen. Die Faltung und Membraninsertion dieser Proteine wird durch die β-Barrel Assembly Machinery (kurz: Bam) ermöglicht. In E. coli und Yersinia enterocolitica bildet die β-Barrel Assembly Machinery einen Komplex aus fünf Komponenten, BamA bis BamE. BamA ist selbst ein äußeres Membranprotein mit einer β-Barrel-Struktur und interagiert mit den anderen Bam-Komponenten. Diese sind die Lipoproteine BamB, BamC, BamD und BamE. BamA und BamD sind essentiell für die Biogenese äußerer Membranproteine und damit für das bakterielle Überleben. Bei Deletion von bamB, bamC oder bamE sind die Bakterien noch viabel, können aber reduzierte Konzentrationen von Proteinen in ihrer äußeren Membran aufweisen. Damit sind BamB, BamC und BamE nicht-essentielle Komponenten des Bam-Komplexes. Zwar sind die Strukturen dieser nicht-essentiellen Bam-Komponenten in E. coli bereits bekannt, über ihre Funktion innerhalb des Bam-Komplexes existieren jedoch nur Mutmaßungen. So wird angenommen, dass BamB, welches hauptsächlich aus β-Faltblättern aufgebaut ist, als Faltungsvorlage für die β-Barrel der äußeren Membranproteine dient und damit die bedeutendste Stellung unter den nicht-essentiellen Bam-Komponenten einnimmt. BamC und BamE wird eine regulierende und stabilisierende Funktion innerhalb des Bam-Komplexes zugeschrieben. Die veränderte Zusammensetzung der äußeren Membran der Bakterienstämme mit Deletion von bamB, bamC oder bamE hat auch Auswirkungen auf das Wachstumsverhalten und die Sensibilität gegenüber ausgewählten antibiotisch wirksamen Substanzen. Dies wurde auch in der vorliegenden Arbeit gezeigt. YadA, Invasin und Intimin sind wichtige Pathogenitätsfaktoren der Durchfallerreger Yersinia enterocolitica bzw. von EHEC und EPEC. In der vorliegenden Arbeit wurden E. coli Stämme mit einem für YadA, Invasin oder Intimin kodierenden Plasmid transformiert. Mittels Western Blot Analyse von Gesamtzelllysaten und äußeren Bakterienmembranen dieser Stämme konnte gezeigt werden, dass BamB auch für die Biogenese dieser Autotransporter bedeutsamer war als BamC oder BamE. In äußeren Bakterienmembranen von E. coli mit Deletion von bamB war die Konzentration von YadA und Invasin und in geringerem Ausmaß auch von Intimin gegenüber dem Wildtyp reduziert. Bei Deletion von bamC und bamE kam es im Vergleich zum Wildtyp zu geringeren Unterschieden. Diese Beobachtung stützt die These, dass BamC und BamE eine untergeordnete, stabilisierende Funktion innerhalb des Bam-Komplexes haben und von nachrangiger Bedeutung für die Biogenese äußerer Membranproteine sind. Ziel der Arbeit war es, die Biogenese von Pathogenitätsfaktoren der untersuchten Bakterien besser zu verstehen, um die so gewonnenen Erkenntnisse eines Tages biotechnologisch und medizinisch nützen zu können. Möglicherweise könnte BamB ein vielversprechendes antimikrobielles Target der Zukunft darstellen.