Funktionsanalyse von MotE und FliK, zwei neuen Proteinen im Flagellenmotor von Sinorhizobium meliloti

Die Flagellen des Bodenbakteriums Sinorhizobium meliloti rotieren einzig im Uhrzeigersinn. Durch Variation der Rotationsgeschwindigkeit und Abstoppen einzelner Geißeln zerfällt das ehemals vorwärtstreibende Geißelbündel und die Zelle nimmt eine neue Bewegungsrichtung ein. Dieser im Vergleich zum enterobakteriellen System neuartige Mechanismus der Bewegungssteuerung bei Bakterien hat molekulare Korrelation im Vorhandensein neuer Komponenten des bakteriellen Flagellenmotors, MotC und MotE, zusätzlich zu den konservierten Protonenkanalproteinen MotA und MotB. MotC bindet an die periplasmatische Domäne des Motorproteins MotB und ist für die Motorrotation essentiell. Der erste Teil dieser Arbeit befaßt sich mit der funktionellen Charakterisierung des MotE-Proteins. Deletion von motE resultiert in Aggregation und proteolytischem Abbau des periplasmatischen MotC-Proteins, was zu Paralyse der Zellen führt. Das aus 179 Aminosäuren bestehende Polypeptid MotE wird nach der Abspaltung eines spezifischen Signalpeptides ins Periplasma exportiert, wo es über eine Disulphidbrücke zwischen den Cysteinresten 53 stabile Dimere ausbildet. Die Mutation des Cysteinrestes 53 führt zur Destabilisierung des MotE-Proteins. Stabile MotE-Dimere sind in der Lage die Aggregation von MotC-Molekülen zu inhibieren. Diese Ergebnisse lassen den Schluß zu, daß es sich bei MotE um ein spezifisches periplamsatisches Chaperon für MotC handelt. Der zweite Teil der Arbeit behandelt das Protein FliK (ehemals MotD), welches aus 475 Aminosäuren besteht und C-terminal ein konserviertes Flg_hook-Motiv besitzt. FliK-Deletionsmutanten produzieren um ein Vielfaches verlängerte Flagellenhaken, sogenannte polyhooks. Diese polyhook-Mutanten sind sowohl in der Kontrolle der Hakenlänge als auch bei der Assemblierung von Filamenten defekt. Es konnten Pseudorevertanten isoliert und charakterisiert werden, die in einer der beiden Funktionen von FliK wieder hergestellt waren. Die Mutanten zeigen nach wie vor einen Defekt bei der Kontrolle der Hakenlänge, haben aber an den polyhooks Filamente assembliert, die sich in ihrer Morphologie nicht von denen des Wildtyps unterscheiden. Die Suppressormutationen liegen alle in flhB, einem Gen, das für ein transmembranes Protein des Typ-III-Exportkanals kodiert. Basierend auf diesen Ergebnissen wird ein Modell der Hakenlängenregulation der S. meliloti Flagelle unter Einbeziehung der Rollen von FliK und FlhB vorgeschlagen