Bakterieller Gen-Transfer - Eine Untersuchung auf Einzelmolekülniveau

• Antragstellerin: Professorin Dr. Berenike Maier
• Fachliche Zuordnung: Biophysik
• Förderung: Förderung von 2005 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 15110845

Der Transport von Makromolekülen durch Nanometer-große Membranporen ist ein wichtiges Thema in der Zellbiologie. Beispiele hierfür sind der Import von Polypeptiden in Mitochondrien sowie die DNA Aufnahme während des bakteriellen Gen-Transfers. In der vergangenen Projektphase konnten wir starke Hinweise darauf erzielen, dass die DNA-Aufnahme während der bakteriellen Transformation durch eine Translokationsratsche angetrieben wird. Durch Bindung an die DNA im Periplasma richten die Chaperone ComE die Diffusion von DNA innerhalb einer Membranpore in Richtung zum Periplasma hin aus. Der Mechanismus der Translokationsratsche wird in biophysikalischen Lehrbüchern diskutiert, jedoch ist deren Krafterzeugung experimentell kaum charakterisiert. In der kommenden Projektphase werden wir die biophysikalischen Eigenschaften dieses molekularen Motors untersuchen. Hierfür kombinieren wir Einzelmolekülmanipulation mit molekularbiologischen Methoden. Insbesondere werden wir untersuchen, wie sich die Variation der Dissoziationskonstante der Chaperone auf die Geschwindigkeit, Krafterzeugung und den Wirkungsgrad des Motors auswirkt. Im nächsten Schritt planen wir, das Modell der Translokationsratsche zu prüfen, indem wir Bakterien erzeugen, die artifizielle DNA-Aufnahme Motoren generieren. Hierzu werden wir das Chaperon ComE durch andere DNA- bindende Proteine ersetzen. Dieser Ansatz wird es uns erlauben, die Dissoziationskonstanten und die Dichte der DNA-Bindungsstellen systematisch zu variieren. Schließlich werden wir die Kopplung zwischen der Translokationsratsche, die den DNA-Transport durch die äussere Membran antreibt, und dem Motor für den Transport durch die zytoplasmatische Membran untersuchen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen