Authors:	Kneuper, Holger
Title:	Struktur- und Funktionsuntersuchungen des C 4-Dicarboxylat-Sensors DcuS von Escherichia coli
Online publication date:	28-Oct-2005
Year of first publication:	2005
Language:	german
Abstract:	Das Zweikomponentensystem DcuSR reguliert die Expression der Gene der anaeroben Fumaratatmung in E. coli in Abhängigkeit von externen C4-Dicarbonsäuren. Die membranständige Histidinkinase DcuS detektiert den Reiz und leitet ihn über die Membran an den Responseregulaor DcuR weiter, der die Aktivität der Zielgene reguliert. Das Substratspektrum von DcuS wurde näher untersucht und strukturelle Eigenschaften der Substrate sowie ihre Affinität zu DcuS bestimmt. Es wird vermutet, dass Histidinkinasen im aktiven Zustand als Dimere oder höhere Oligomere vorliegen. Der Oligomerisierungszustand von DcuS in der Membran wurde mittels EPR-Spektroskopie untersucht. Es wurden funktionelle Cysteinmutanten von DcuS hergestellt, die nur an bestimmten Positionen der periplasmatischen Domäne Cysteinreste, aber sonst keine weiteren Cysteinreste, enthielten. Die Proteine wurden isoliert, über die Cysteinreste mit Nitroxiden markiert und in Liposomen rekonstituiert. Erste EPR-Messungen zeigten, dass rekonstituiertes DcuS in einem geordneten Zustand in der Membran vorliegt, der diskrete Abstände zwischen den Monomeren aufweist. Die Struktur von rekonstituiertem DcuS in der Membran soll durch Festkörper-NMR aufgeklärt werden. Ein geeignetes C-terminal verkürztes Konstrukt, DcuS-PD/PAS wurde zu diesem Zweck hergestellt. Das Protein ließ sich in hoher Reinheit isolieren und konnte wieder in Liposomen rekonstituiert werden. Vorbereitende NMR-Messungen zeigten, dass eine Strukturaufklärung an diesem Protein möglich ist. Weitere Strukturuntersuchungen werden zur Zeit durchgeführt. The DcuSR two-component system of E. coli mediates the C4-dicarboxylate dependent expression of the genes for the anaerobic fumarate respiration. The signal is received by the membrane-bound histidine kinase DcuS and transduced across the membrane to its cognate response regulator DcuR which activates target gene expression. Dicarboxylates acting on DcuS were investigated for their structural properties and affinity to the sensor. Histidine kinases are supposed to function as dimers or higher oligomers. Oligomerization of DcuS in the membrane was determined using EPR spectroscopy. Single cysteine replacement mutants at defined positions at the periplasmic domain of a cysteine-free DcuS mutant were constructed and tested for activity. The proteins were then isolated, nitroxide-labeled at the cysteine residue and reconstituted into liposomes. EPR spectra revealed discrete distances between the monomers in the lipid bilayer, indicating that DcuS is in an ordered state. The structure of reconstituted DcuS should be determined by solid state NMR spectroscopy. For this reason DcuS-PD/PAS, a DcuS protein lacking the C-terminal kinase domain, was constructed. The protein was isolated and reconstituted into liposomes. Initial NMR spectra showed that DcuS-PD/PAS could be used in solid state NMR experiments. Investigation of the structure of the protein is in progress.
DDC:	570 Biowissenschaften 570 Life sciences
Institution:	Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department:	FB 10 Biologie
Place:	Mainz
ROR:	https://ror.org/023b0x485
DOI:	http://doi.org/10.25358/openscience-1940
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-8888
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Appears in collections:	JGU-Publikationen