Streptomyceten sind in der Lage verschiedene, schwer zugängliche Naturstoffe abzubauen. Darunter stellt das Chitin, aufgrund der chemischen Zusammensetzung, nicht nur eine Kohlen-, sondern auch eine wichtige Stickstoff-Quelle dar. Neben den vielfältigen Chitinasen wird dem chitinolytischen System von Streptomyceten eine neue Klasse von Proteinen zugewiesen, die spezifisch verschiedene Formen des kristallinen Chitins sowie Chitosan erkennen und mit unterschiedlichen Affinitäten an sie binden. Das CHB1-Protein (18,7 kDa) zeigt eine starke Tendenz zu Aggregatbildung. Die biochemischen Untersuchungen lassen schließen, dass intermolekulare Disulfidbrücken dabei eine eher unwesentliche Rolle spielen und deuten auf hydrophobe Wechselwirkungen als Ursache der CHB1-Aggregierung hin. Vergleichsstudien mit CHB1-Deletionsmutanten demonstrierten, dass die Aggregation durch N- und C-terminale Domänen nicht beeinflusst wird. Die Bindestudien zeigten die Wichtigkeit der beiden Domänen für die Chitinerkennung. Eine Computervorhersage zeigte in CHB1 ein hohes Potential für die N- bzw. O-Glykosylierung von mehreren N- und T-Resten, darunter auch eines NXS/T-Glykosylierungs-Motivs. Vorläufige weitere Studien lassen eine Verknüpfung des Proteins mit kurzen Oligosacchariden vermuten. Fluoreszenzmikroskopische in situ Untersuchungen der Co-Kulturen von Streptomyceten und Mucor rouxii ermittelten eine enge Interaktion von CHB1 und chitinhaltigen Pilz-Hyphen, die als neues Subprinzip der Biofilm-Entwicklung definiert werden kann. Durch Anwendung von CHB1 wurde auch ein neuer, spezifisch für hoch assoziierte Chitin-Assemblierungen Test für Chitinsynthase-Aktivität entwickelt, welcher eine schnelle Identifizierung von Chitinsynthase-Proben ermöglicht. CHB1 wurde als Hilfsmittel in Studien zur Chitin-Biogenese in Saccharomyces cerevisiae eingesetzt.

Streptomyceten weisen einen komplexen Lebenszyklus auf, dessen Verlauf durch den sekundären Botenstoff Bis-(3´- 5´)-zyklisches dimeres Guanosinmonophosphat (c-di-GMP) und die c-di-GMP-Effektorproteine BldD und RsiG reguliert wird. Der Auf- bzw. Abbau von c-di-GMP wird von Diguanylatzyklasen (DGC) mit GGDEF-Domänen bzw. Phosphodiesterasen (PDE) mit EAL- oder HD-GYP-Domänen katalysiert. In S. venezuelae, einem Modellorganismus der Streptomyceten, konnten zehn potenziell c-di-GMP metabolisierende Enzyme identifiziert werden, von welchen mit RmdA und RmdB zwei GGDEF-EAL-Tandem-Proteine im Fokus dieser Arbeit stehen. Die chromosomale Deletion der für RmdA und RmdB kodierenden Gene führt zu einer ausgeprägten Verzögerung der Entwicklung in S. venezuelae. Mit Hilfe chromosomaler Mutationen konnten die EAL-Motive der EAL-Domänen als essenziell für die in vivo Funktion beider Proteine identifiziert werden. Beide Proteine zeigen in vitro PDE-Aktivität und RmdA konnte als bifunktionales Enzym charakterisiert werden, da es in vitro auch DGC-Aktivität aufweist. Mittels Nukleotidextraktionen konnte RmdB als Haupt-PDE in S. venezuelae identifiziert werden, welche über den gesamten Entwicklungsverlauf für den Abbau von c-di-GMP verantwortlich ist. Aber auch RmdA hat während des Übergangs von der vegetativen zur reproduktiven Wachstumsphase Einfluss auf die globale zelluläre c-di-GMP Konzentration. Durchgeführte Transkriptomanalysen und qRT-PCR-Experimente ergaben, dass in den Deletionsmutanten die Expression einiger wichtiger entwicklungsspezifischer Gene im Vergleich zum Wildtyp herunterreguliert ist. Dies ist vermutlich auf die erhöhten c-di-GMP Konzentrationen in den Deletionsmutanten zurückzuführen, wodurch die Aktivität der c-di-GMP-Effektorproteine BldD und RsiG beeinflusst wird und die verzögerte Entwicklung der Deletionsmutanten erklärt werden kann. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass RmdB mit dem Sigmafaktor der Sporulation, WhiG, interagieren kann. / Streptomycetes show a complex life cycle. The transition between the different developmental stages is regulated by the secondary messenger bis- (3´- 5´) -cyclic dimeric guanosine monophosphate (c-di-GMP) and the c-di-GMP effector proteins BldD and RsiG. c-di-GMP is synthesized by diguanylate cyclases (DGCs) with GGDEF domains, and its degradation is catalyzed by phosphodiesterases (PDE) with EAL or HD-GYP domains. In S. venezuelae, the Streptomyces strain which was used as a model organism in this work, there are ten potentially c-di-GMP metabolizing enzymes, of which two GGDEF-EAL tandem proteins, RmdA and RmdB, are the focus of this work. The deletion of the genes coding for RmdA and RmdB leads to a pronounced developmental delay in S. venezuelae. With the help of chromosomal mutations, the EAL motif was identified as essential for the in vivo function of RmdA and RmdB. Furthermore, both proteins were characterized in vitro as active PDEs and RmdA as a bifunctional enzyme, which also showed DGC activity. RmdB was identified as the master PDE in S. venezuelae by means of nucleotide extraction and is responsible for the hydrolysis of c-di-GMP over the course of development investigated. Also RmdA has an influence on the global cellular c-di-GMP concentration during the transition from the vegetative to the reproductive growth phase. A transcriptome analysis, qRT-PCR experiments and related follow-up experiments showed that the deletion of rmdA and rmdB leads to a differential expression of genes which code for important development-specific factors and regulators. This is presumably due to the increased c-di-GMP concentrations in the deletion mutants, with the c-di-GMP effector proteins BldD and RsiG delaying the transition to the next growth phase. Furthermore, it could be shown that RmdB can interact with the sigma factor of sporulation, WhiG.

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