Qualitative und quantitative Untersuchungen zu posttranslationalen Modifikationen bakterieller Proteome

Posttranslationale Proteinmodifikationen beeinflussen Proteinaktivitäten und Signalwege innerhalb einer Zelle und haben somit vielfältige Auswirkungen auf den Stoffwechsel von Bakterien. Um die genauen Mechanismen besser verstehen zu können, wurde in dieser Arbeit das Phosphoproteom von Streptococcus pneumoniae D39 untersucht. Der Schwerpunkt lag dabei in der Entwicklung besserer Auswertestrategien und der damit einhergehenden verbesserten Identifizierung von Phosphoproteinen. Um dies zu bewerkstelligen, wurden die Proteinextrakte durch gelfreie und gelbasierte Methoden aufgetrennt. Die Auswertung der Experimente erfolgte zunächst durch klassische Proteinidentifizierung mit Hilfe von Proteindatenbanken. Zusätzlich wurden Spektrenbibliotheken von S. pneumoniae D39 aufgebaut und diese für eine bessere Proteinidentifizierung sowie Phosphoproteinidentifizierung genutzt. Anschließend wurden zur Quantifizierung des Phosphoproteoms dieses Pathogens verschiedene Quantifizierungsmethoden getestet und modifiziert. Hierbei wurde zum einen das Phosphoproteom einer Kinasedeletionsmutante von S. pneumoniae D39 über die Spotintensitäten von 2D Gelen mit dem Wildtyp verglichen. Zusätzlich wurden die Auswirkungen dieser Kinase auf das globale S. pneumoniae D39 Proteom mittels SILAC sowie der neu erstellten Spektrenbibliothek aufgezeigt. Eine weitere etablierte Quantifizierungsmethode für Phosphoproteine in der Arbeit war die Kombination von metabolischer Markierung und 2D Gelen. Die Veränderung des Phosphoproteoms wurde an dem industriell bedeutsamen Bakterium Bacillus pumilus anhand von oxidativem Stress aufgezeigt.Investigations of posttranslational protein modifications such as phosphorylations in bacteria have gotten more and more relevant in the last years. Protein phosphorylations participate in important regulatory processes in several organisms. Knowledge about the adaption triggered by proteins and protein modifications can serve to find strategies to facilitate prevention and therapy of severe illnesses such as pneumonia for example, which can be caused by the pathogen Streptococcus pneumoniae. To obtain more knowledge on the impact of protein phosphorylations, the phosphoproteome of S. pneumoniae D39 was comprehensively investigated in the framework of this dissertation. Hereby, the focus lay on improving phosphoprotein identification using spectral libraries. Furthermore, the proteome and phosphoproteome of the pathogen was quantified with several methods. Hereby, the impact of the serine threonine kinase StkP was elucidated by comparing spot intensities on two-dimensional gels between the wildtype and a stkP deletion mutant. Additionally, the influence of this kinase on the pathogen‘s proteome was monitored using SILAC labelling and the generated spectral libraries. Moreover, also the economically used organism Bacillus pumilus was under investigation during this thesis. This organism was employed to successfully test the combination of 2D gels and metabolic labelling to quantitatively determine the outcome of oxidative stress on protein phosphorylations