Identifizierung und Charakterisierung zweier für die Entwicklung essentieller Serin/Threonin-Proteinkinasen in Myxococcus xanthus

Die Fähigkeit von Myxococcus xanthus zur Bildung von Fruchtkörpern und Myxosporen ist unter anderem vom Austausch interzellulärer Signale abhängig. Das C Signal spielt hierbei eine entscheidende Rolle. Die Erkennung dieses 17 kDa großen Proteins (CsgA) ist abhängig von direktem Zell-Zell-Kontakt, weshalb ein Rezeptor in der äußeren Membran vermutet wird, über den das Signal über die Zellhülle hinweg ins Zytoplasma weitergeleitet wird, wo es die Expression zahlreicher für die Entwicklung notwendiger Gene anschaltet. Das Ziel dieser Arbeit war die Identifizierung von Proteinen, die an der Erkennung und Weiterleitung des C-Signals beteiligt sind, insbesondere des bislang unbekannten CsgA-Rezeptors. CsgA sollte zunächst als natives Protein gereinigt werden, um es für die Identifizierung seiner Interaktionspartner zu verwenden. Hierzu wurde versucht, CsgA mit N- und C-terminalen Affinitäts-Tags in M. xanthus zu produzieren. Dies gelang mit einem N-terminalen His-Tag, und mit diesem Konstrukt wurde die csgA-Mutante erfolgreich komplementiert. Es gibt Hinweise darauf, daß Ser/Thr-Proteinkinasen an der Weiterleitung des C-Signals beteiligt sein könnten. Aufgrund einer bioinformatischen Analyse wurden für ein Mutagenese-Screening mehrere Ser/Thr-Proteinkinasen ausgewählt, die in möglichen Transkriptionseinheiten mit Proteinen der inneren und äußeren Membran kodiert werden. Durch Deletionsmutagenese dieser Kandidaten konnten zwei Kinasen (MXAN4557 und MXAN6570) identifiziert werden, die essentiell für die Fruchtkörperbildung sind. Ihre Inaktivierung führte zu einem kompletten Verlust der Fähigkeit zur Aggregation und Sporulation. MXAN4557 wird mit einem TonB-abhängigen Rezeptor ko-transkribiert und liegt in Nachbarschaft zu einer Ser/Thr-spezifischen Phosphatase. Diese beiden Proteine sind jedoch nicht essentiell für die Entwicklung. Die Kinase MXAN6570 bildet eine Transkriptionseinheit mit einem Protein, welches eine FHA-Domäne trägt und ebenfalls nicht für die Entwicklung notwendig ist. Die Analyse charakteristischer Entwicklungsmarker in den Mutanten der beiden Kinasen zeigte, daß frühe Entwicklungsprozesse nicht beeinträchtigt sind und deutet darauf hin, daß beide Proteine downstream des C-Signals und vor dem Verzweigungspunkt von Aggregation und Sporulation essentiell für das Fortschreiten der Entwicklung sind