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A study on the export apparatus of the Salmonella typhimurium type III secretion system

Lisa Königsmaier

Art der Arbeit

Dissertation

Universität

Universität Wien

Fakultät

Fakultät für Lebenswissenschaften

Betreuer*in

Thomas Christian Marlovits

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DOI

10.25365/thesis.15393

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-30388.21525.685664-1

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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)

Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Das von Salmonellen exprimierte Typ-III-Sekretionssystem ist essentiell für das Eindringen der Bakterien in eukaryotische Zellen und daher auch für die Entstehung von Krankheiten wie Gastroenteritis bis hin zu lebensbedrohendem Typhus. Das zentrale Strukturelement des Typ-III-Sekretionssystems ist der Nadelkomplex. Er ist in die Bakterienmembran eingebettet und fungiert als molekulare Spritze, die bakterielle Proteine direkt in die Zelle des Wirtes transportiert. Der Nadelkomplex besteht aus einer Basis (aufgebaut durch die Proteinen InvG, PrgH, and PrgK), die von einem ~28 Å-weiten Kanal durchdrungen ist der durch den inneren Rod (PrgJ) und das Nadelfilament (PrgI) geformt wird. Der Kanal dient als Verbindung zur eukaryotischen Zelle und wird als Durchgang für sekretierte Proteine genützt. Frühere Studien haben gezeigt, dass der Nadelkomplex schrittweise assembliert wird: Zunächst werden die Substrukturen der Basis aufgebaut, gefolgt vom ‚inneren Rod‘ und dem Nadelfilament. Der Aufbau der letzten beiden Komponenten benötigt eine sekretionskompetente Basis. Für die Sekretionskompetenz sind neben den strukturellen Hauptkomponenten auch die Exportapparatproteine, eine Gruppe von hoch konservierten Membranproteinen (InvA, SpaP, SpaQ, SpaR, and SpaS) essentiell. Es ist bisher unklar, wie diese Proteine ihre Funktion erfüllen: Ob sie zum Beispiel als Komplex in der bakteriellen Membran vorliegen, ob sie in direkt mit dem Nadelkomplex assoziiert oder gar Teil desselben sind. Die vorliegende Arbeit zeigt, dass die Exportappartusproteine mit dem Nadelkomplex assoziiert sind und liefert unter Zuhilfenahme der Cryo-Elektronenmikroskopie erste Erkenntnisse über die Funktion der Exportapparatproteine im Bezug auf Nadelkomplexaufbau und -struktur. Mit dem Bereitstellen von verschiedenen Methoden und bakteriellen Stämmen ebnet diese Arbeit darüber hinaus den Weg für zukünftige strukturelle Studien der Exportapparatproteine.

Abstract

(Englisch)

The type III secretion system is a bacterial molecular machine essential for infection of eukaryotic cells. Employed by bacteria like Salmonella it is responsible for causing a variety of diseases, ranging from common food poisoning to typhoid fever. The most characteristic feature of the type III secretion system is its central core structure, the needle complex, a molecular syringe embedded in the bacterial membrane. It is composed of a base (made up by the InvG, PrgH, and PrgK proteins) which itself is traversed by a ~20-30 Å-wide conduit formed by a central inner rod (PrgJ) and a needle filament (PrgI), which allows for passage of secreted proteins. Previous studies have shown that the assembly of the needle complex occurs in a step wise manner, in which the base substructure is assembled first, followed by the formation of the inner rod and needle substructures. The assembly of the last two substructures requires a secretion competent base and the export apparatus, a group of highly conserved membrane proteins (InvA, SpaP, SpaQ, SpaR, and SpaS). Although all components of the export apparatus are essential for type III secretion, it is unknown how they assemble, if they are associated with the needle complex, where they are localized and if they fulfill a common function. This study shows that the export apparatus proteins are associated with the needle complex. It furthermore gives insights into the function of the export apparatus proteins and their role in building a secretion competent base structure by using cryo-EM and single particle analysis. Last but not least, we present relevant tools and techniques for future localization studies of export apparatus proteins.

Autor*innen

Lisa Königsmaier

Haupttitel (Englisch)

A study on the export apparatus of the Salmonella typhimurium type III secretion system

Paralleltitel (Deutsch)

Eine Studie zum Exportapparat des Salmonella typhimurium Typ-III-Sekretions Systems

Publikationsjahr

2011

Umfangsangabe

160 S. : Ill., graph. Darst.

Sprache

Englisch

Beurteiler*innen

Dieter Blaas ,

Jorge Galan

Klassifikation

42 Biologie > 42.13 Molekularbiologie

AC Nummer

AC09410350

Utheses ID

13813

Studienkennzahl

UA | 091 | 490 | |

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