Membrantransport bei der Glykosylierung von S-Schichten

Das Ziel des beantragten Forschungsprojekt ist eine umfassende Beschreibung des Stoffwechselweges für die Glykanbiosynthese des S-Schichtglykoproteins von Geobacillus stearothermophilus NRS 2004/3a. Bedingt durch die strukturelle Ähnlichkeit von S-Schichtglykanketten und O-Antigenen von Lipopolysacchariden (LPS) Gram- negativer Bakterien wurden ursprünglich relativ ähnliche Biosynthesewege vermutet. Seit kurzem sind die Sequenzen des Strukturgens sgsE, welches für das S-Schichtprotein von G. stearothermophilus NRS 2004/3a kodiert, und die des gesamten S-Schichtglykanbiosynthese-Clusters in diesem Organismus bekannt. Erste Sequenzhomologievergleiche mit Datenbanken haben gezeigt, dass im Cluster Gene lokalisiert sind, die für ein ABC-Transporter-abhängiges System und ein ATP-Bindungsprotein für die S-Schichtglykanbiosynthese kodieren. Von molekularbiologischen Untersuchungen an verschiedenen bakteriellen Polysacchariden ist bekannt, dass beim Vorliegen eines ABC-Transporter Systems für die Biosynthese einer Oligosaccharidkette andere Wege beschritten werden als von der klassischen LPS-O-Antigen-Biosynthese her bekannt sind. So findet der Einbau von Monosaccharidbausteinen in die Zuckerkette am nicht-reduzierenden Ende der Kette statt und für deren Längenwachstum ist per se keine Polymerase notwendig. Mittels hochauflösender massenspektrometrischer Untersuchungen sollen im geplanten Projekt die aktivierten Stoffwechselzwischenprodukte von G. stearothermophilus NRS 2004/3a analysiert und deren Transport durch die Cytoplasmemembran und die Peptidoglykanschicht zum S-Schichtprotein charakterisiert werden. Weiters soll der Zusammenbau der vorgefertigten Zuckerketten mit dem S-Schichtpolypeptid untersucht werden. Die erhobenen Befunde werden mit den Ergebnissen der genetischen Untersuchungen der S-Schichtglykanbiosynthese (Projektantrag P15612-MOB) korreliert, um daraus ein umfassendes Modell für die Glykanbiosynthese des S- Schichtglykoproteins von G. stearothermophilus NRS 2004/3a und für S-Schichtglykoproteine im allgemeinen entwickeln zu können. Dieser Arbeiten sind vor dem Hintergrund des geplanten zukünftigen Einsatzes von rekombinanten bakteriellen S- Schichtneoglykoproteinen in Biotechnologie, Medizin und Nanotechnologie zu sehen.