Häm-Biosynthese
Tetrapyrrole bilden eine der wichtigsten Substanzklassen, die für alle Organismen essentiell sind. Sie sind u.a. Co-Faktoren für Hämoglobin, das für den Sauerstofftransport im Blut verantwortlich ist, sowie bei der Umwandlung der Lichtenergie bei der Photosynthese beteiligt. Der Biosyntheseweg umfasst komplexe enzymatische Schritte bevor entweder Eisen (Häm) oder Magnesium (Chlorophyll) in den Makrozyklus insertiert wird. In unserer Arbeitsgruppe beschäftigen wir uns mit biochemischen und strukturbiologischen Untersuchungen der Enzyme und Enzymmechanismen, die für den Aufbau der Tetrapyrrole benötigt werden. Von besonderem Interesse sind für uns die alternativen Synthesewege für Häme in den Organismen, denen Gene fehlen, die für Hämproteine kodieren, obwohl diese Organismen Häm produzieren. Des weiteren untersuchen wir den Transport von Häm zu dessen Zielmolekülen in der Zelle.
Wozu produzieren Bakterien mikrobielle flüchtige organische Komponenten (mVOCs)?
Viele Mikroorganismen produzieren mVOCs, die verantwortlich sind für die inter- und intra-organismische Kommunikation, z.B. gegenseitige Anziehung oder Verteidigung, um sich vor Fressfeinden zu schützen oder sich einen Wachstumsvorteil zu verschaffen. mVOCs aus Pflanzen sind schon lange bekannt und untersucht, jedoch gilt dies nicht für mVOCs aus Bakterien. Wir untersuchen die flüchtigen Komponenten von aus einem Katheter isolierten Myroides A21-Stamm. Myroides produziert > 50 verschiedene Ester und deren Derivate, die großen Einfluss auf andere Mikroorganismen zeigen. So verliert Pseudomonas aeruginosa seine Grünfärbung und Proteus mirabilis seine Schwarmeigenschaft nach Kontakt mit diesen mVOCs. Diese Ester wirken auf viele Bakterien cytotoxisch. Zukünftige Ziele der Untersuchungen sind die Bestimmung der Biosynthese und Wirkorte der Ester und wie sie biochemisch in entsprechende zelluläre Prozesse eingreifen.
Dynamische Interaktion der Atmungskettenproteine in Pseudomonas aeruginosa
Im Rahmen der durch die DFG geförderten Graduiertenschule PROCOMPAS untersuchen wir die Zusammensetzung und das Zusammenspiel von Proteinkomplexen der anaeroben Atmungsketten des pathogenen Modellbakteriums P. aeruginosa. Dazu werden die Proteinkomplexe in vivo kovalent verknüpft, isoliert und mittels Proteomics analysiert und so die beteiligten Komponenten identifiziert. Zusätzlich soll unter Verwendung des "bacterial adenylate two hybrid" Systems (BACTH) das Zusammenspiel der verschiedenen Proteinkomplexe verifiziert werden. Die isolierten Komponenten der Komplexe und zugehöriger Proteindomänen werden in verschiedensten Kombinationen auf ihre Bindungsaffinitäten (kd) und zugehörige interagierende Strukturen hin untersucht. Zusätzlich soll die zu Grunde liegenden molekularen Strukturen mittels Ko-Kristallisation determiniert werden.
Dieses Projekt ist eine Cooperation mit der zoologischen Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Miguel Vences, TU Braunschweig. Auf der Galapagosinsel San Cristóbal leben zwei endemische, vegetarische Leguan-Populationen der Gattung (Amblyrhynchus cristatus godzilla und A. c. mertensi), die sich nicht mehr miteinander vermehren und die einzigen sind, die ihre Nahrung im Meer aufnehmen. Die eine Population lebt im Norden der Insel und ernährt sich ausschließlich von Grünalgen (Ulva sp.), ist kleiner und hat eine eher dunklere Hautfärbung. Die andere lebt im Süden der Insel, ernährt sich von Rotalgen (Centroceras sp. and Gelidium sp.), ist größer und hat eine rötliche Musterung. Isolierung und Analyse der Fäzes-Bakterien werden eine hoffentlich große Anzahl an neuen Bakterienarten ergeben, die durch 16S rDNA Sequenzierung ermittelt werden.