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Structure and function of the type 3 secretion system in Salmonella typhimurium
Wolfgang Hellmut Schmied
Art der Arbeit
Diplomarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Zentrum für Molekulare Biologie
Betreuer*in
Thomas Marlovits
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-30016.59687.926165-1
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Der Typ 3 Sekretionsapparat ist eine molekulare Maschine, die in zahlreichen bakteriellen Krankheitserregern nachgewiesen wurde. Es handelt sich um einen Proteinkomplex in der bakteriellen Membran, welcher Toxine vom Bakterium in das Zytoplasma einer Wirtszelle transportiert. Er ermöglicht dadurch komplexe Überlebensstrategien des Bakteriums.
Das am besten untersuchte Merkmal des Sekretionsapparates ist der so genannte Nadelkomplex. Er ähnelt äußerlich und funktionell einer Spritze, und erstreckt sich mit einer in der inneren und äußeren Membran verankerten Basis, die das Periplasma quert, und einer extrazellulären Nadelstruktur über etwa 80 nm. Der gesamte Sekretionsapparat besteht aus mehr als zwanzig Proteinen, bisher konnten fünf strukturelle Proteine im Nadelkomplex nachgewiesen und teilweise lokalisiert werden.
Der Aufbau des Komplexes erfolgt schrittweise und ist von der Sekretion spezifischer struktureller Proteine in aufeinander folgenden Stadien geprägt.
In dieser Studie wurde das Protein PrgH, ein Bestandteil des Nadelkomplexes im Humanpathogen Salmonella typhimurium, untersucht. Anfängliche elektronenmikroskopische Untersuchungen zielten darauf ab, das Protein mittels exakt lokalisierter Goldpartikel im Komplex zu markieren, im weiteren Verlauf wurde die Rolle von PrgH im Sekretionsprozess näher analysiert. Mittels genetischer Methoden wurde eine Bibliothek von Mutanten generiert, deren Phänotyp hinsichtlich erfolgreichem Aufbaus des Nadelkomplexes und dessen Sekretionsaktivität biochemisch untersucht wurde.
Die erhalten Daten zeigen, dass PrgH den äußeren Bereich des inneren Ring des Nadelkomplexes aufbaut, und seine N-terminale Domäne in das Zytoplasma ausgerichtet ist. Durch die Untersuchung der Mutanten wurde mehrere Bereiche von PrgH identifiziert, welche eine kritische Rolle in der Sekretion von Effektorproteinen spielen.
Abstract
(Englisch)
Type 3 secretion systems are conserved molecular machines commonly found in Gram-negative bacterial pathogens and play essential roles in the pathogenicity of diseases. It enables bacteria to modify host cell behavior in order to allow efficient infection and long-term survival.
The large core structure of the type 3 secretion system is commonly referred to as the needle complex. It consists of at least five proteins with varying copy numbers, assembling into a syringe-shaped configuration, which allows directed transport of proteins from the bacterial cytoplasm to a host cell. Assembly of the complex happens stepwise, with specific structural proteins being secreted per stage of the assembly process.
Despite the importance of type 3 secretion systems, the topology of the needle complex and the structural basis for substrate recognition is poorly understood. In this study, Salmonella typhimurium was used as a model organism to study the localization of PrgH and its relevance to the assembly and secretion process.
Using electron microscopy and site-specific labeling methods, PrgH was found to compose the outer areas of the inner ring, with the N-terminal domain located towards the cytoplasm. By screening a library containing mutated variants of PrgH using two novel ELISAs to assess successful assembly and secretion activity, the N-terminal domain was found to contain areas critical for the secretion of the effector protein SptP. Interestingly, secretion of the pore-forming proteins SipB and SipC was less affected, suggesting that PrgH is involved in the substrate switching process.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
needle filament type 3 secretion system electron microscopy salmonella structural studies topology molecular machine
Schlagwörter
(Deutsch)
Nadelfilament Typ 3 Sekretionsapparat Elektronenmikroskopie Salmonella Strukturaufklärung Topologie Molekulare Maschine
Autor*innen
Wolfgang Hellmut Schmied
Haupttitel (Englisch)
Structure and function of the type 3 secretion system in Salmonella typhimurium
Paralleltitel (Deutsch)
Struktur und Funktion des Typ III Sekretionsapparates in Salmonella Typhimurium
Publikationsjahr
2010
Umfangsangabe
82 S. : Ill., graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Thomas Marlovits
Klassifikation
42 Biologie > 42.13 Molekularbiologie
AC Nummer
AC08035197
Utheses ID
8002
Studienkennzahl
UA | 490 | | |