Struktur und Engineering des S-Layer-Proteins SbsB

Das Ziel des Projektes ist die Aufklärung der molekularen Struktur eines bakteriellen S-Schicht-Proteins. S- Schichten (S-Layer) sind krisalline Anordnungen von gleichen Glykoproteinen bzw. Proteinen. Die Anordnungen bilden die äußerste Zellwand-Schicht von vielen Bakterien. S-Layer erfüllen wichtige Funktionen für einige Bakterien und sind auch von beträchtlichem biotechnologischen Interesse. Trotz ihrer wichtigen Stellung gibt es wenig Daten über die molekulare Struktur von S-Layer-Proteinen, und keine Kristall-Struktur eines S-Layer- Proteins ist verfügbar. Dieses Projekt wird die Struktur-Funktions-Beziehungen des S-Layer-Proteins SbsB des Gram-positiven thermophilen Bakteriums Geobacillus stearothermophilus PV72/p2 erforschen. Das Hauptziel des Projektes ist die Identifizierung von Aminosäure-Reste, die eine Schlüsselrolle für die selbstständige Anordnung der S-Layer-Proteine zu den kristallinen Strukturen einnehmen. Außerdem werden Aminosäure-Reste gesucht, welche die Poren der S-Layer-Gitterstruktur auskleiden. Um dieses Ziel zu erreichen, wird die Oberflächenzugänglichkeit von Cystein-Resten in SbsB-Mutanten durch gezielte chemische Modifikation mit thiol- reaktiven Polymer-Reagentien verschiedener Größe getestet. In diesem Test wird die Zugänglichkeit der Cysteine von SbsB in verschieden assemblierte Substraten bestimmt; entweder als Monomer oder assembliert, oder an Zellwand-Sakkuli gebunden oder nicht gebunden. Das Projekt wird Aminosäure-Positionen identifizieren, die an der Schnittfläche der Protein-Untereinheiten, innerhalb der Poren, sowie an der inneren und äußeren Seite des SbsB S-Layers liegen, und dadurch zu einem besseren Verständnis der molekularen Struktur von S-Layer-Proteinen führen. Zusätzlich werden durch das Projekt auch geeignete Cystein-Mutanten zur Röntgen-Strukturanalyse von SbsB-Kristallen bereitgestellt. Schließlich werden neue biomolekulare Werkstoffe in Form von S-Layern mit einem photochemischen Schalter zur Kontrolle der Assemblierung hergestellt.