L. pneumophila, der Erreger der Legionärskrankheit, kodiert für eine Vielzahl lipolytischer Enzyme. Bis zu 17 verschiedenen Proteinen kann aufgrund von Sequenzhomologien oder experimenteller Analyse phospholipolytische Eigenschaft zugeschrieben werden. Neben sekretierten Formen wird eine besonders aktive zell-assoziierte Variante exprimiert, die Phospholipase A/Lysophospholipase A PlaB. Wie bereits gezeigt werden konnte, kodiert das plaB Gen für die hauptsächliche membranständige Phospholipase A von L. pneumophila mit Enzymaktivitäten, die die Aktivität sekretierter Proteine um das 100-fache übersteigen. Da PlaB zu keiner der bisher beschriebenen Phospholipasen Homologien aufweist, wurden in dieser Arbeit durch gezielte Mutagenese die katalytisch wichtigen Aminosäuren identifiziert. Dies ergab, dass PlaB zwar eine für Lipasen und Proteasen typische katalytische Triade aus Serin, Asparat und Histidin ausbildet, die umliegenden Motive sich aber deutlich von bisher beschriebenen Enzymklassen unterscheiden. Somit stellt PlaB das erste näher charakterisierte Mitglied einer neuen Familie phospholipolytischer Enzyme dar. Im Weiteren konnten für die Substratspezifität wichtige Aminosäurereste identifiziert werden. Dabei stellte sich heraus, dass die Fähigkeit zur Hydrolyse von cholinkettentragenden Substraten besonders suszeptibel gegenüber Mutationen war. Da im Vergleich zu nicht-pneumophila Stämmen, wie z. B. L. spiritensis, nur L. pneumophila in der Lage war, diese Lipide in hohem Maße umzusetzen, kann die Eigenschaft von PlaB, Phosphatidylcholin (PC) zu hydrolysieren, einen Virulenzvorteil für L. pneumophila bedeuten. Die Hypothese konnte durch Hämolyse-experimente bestärkt werden. Hier zeigten sich Mutanten mit reduziertem Potential zur Hydrolyse von PC weniger zytotoxisch gegenüber humanen Erythrozyten. Das zell-zerstörende Potential von PlaB könnte somit eine enorme Auswirkung auf die Virulenzeigenschaften von L. pneumophila haben. Wie in der vorliegenden Arbeit untersucht, bestätigten in vitro Experimente, dass PlaB die hauptsächliche Aktivität während einer Makrophageninfektion darstellt, die Deletion des Gens aber keine Auswirkungen auf das Replikationspotential der Bakterien hat. Ganz im Gegenteil dazu waren plaB Insertionsmutanten bei der Infektion von Meerschweinchen in ihrer Vermehrungsfähigkeit in der Lunge als auch in der Verbreitung der Erreger zur Milz der Tiere reduziert. Um den Grund des Defektes näher zu erörtern, wurde in einem Screen auf 40 verschiedene Entzündungsmediatoren die Sekretion von IL-8, MCP-1, RANTES und TIMP-2 als PlaB-abhängig identifiziert. Somit repräsentiert die zell-assoziierte Phospholipase A, PlaB, von L. pneumophila eine neue Klasse lipolytischer Enzyme und kann durch Hydrolyse eines breiten Substratspektrums, insbesondere durch Hydrolyse von PC, die Vermehrung und Verbreitung des Erregers im Wirtsorganismus unterstützen. / L. pneumophila, the causative agent of Legionnaires’ disease (LD) expresses numerous lipolytic enzymes. According to sequence homology or determined lipolytic activities, up to 17 open reading frames of the L. pneumophila genome may encode functional phospholipases. In addition to secreted and/or injected lipolytic enzymes, it was shown that the pathogen expresses a highly active and membrane-bound phospholipase A/lysophospholipase A with hemolytic activity, designated PlaB. As PlaB does not belong to any established bacterial or eukaryotic protein family of lipolytic enzymes nor does it show sequence homology to conserved motifs harboring the catalytically important amino acids, we analyzed putative catalytic centers using site-directed mutagenesis. This study shows that PlaB exhibits a catalytic triad of serine, aspartate and histidine residues, most commonly found within lipolytic and proteolytic enzyme families. However, surrounding motifs differ significantly from described ones. Thus, PlaB is the first representative of a new class of lipolytic enzymes. In addition, we described amino acids important for substrate specificity, revealing that the ability to hydrolyze phosphatidylcholine (PC) is severely susceptible to various mutations. Since PlaB of non-pneumophila strains, such as L. spiritensis, express comparable activities against glycerol-containing lipids, but are reduced in their hydrolytic potential to cleave choline-containing substrates, PC-targeting activity could be an important contribution to the pathogenicity of L. pneumophila, the most common cause of LD. The hypothesis was underlined by reduced hemolytic potential of L. spiritensis PlaB and PC-hydrolysis impaired mutants of L. pneumophila PlaB and is in accordance with PC being the major lipid in the outer leaflet of eukaryotic membranes. The cell destructive properties of PlaB may enhance bacterial pathogenicity in multiple ways. As depicted within this study, PlaB represents the major lipolytic activity present throughout host cell infections; however, gene deletion mutants retained their ability to multiply within several host cell infection systems. On the contrary, the plaB mutant strain was inhibited in replicating in the lung and disseminating to other organs in a guinea pig infection model. To elucidate the impact of PlaB on Legionella virulence we investigated 40 inflammatory factors secreted by lung epithelial cells upon Legionella infection and observed that IL-8, MCP-1, RANTES and TIMP-2 are released in a PlaB-dependent manner. Thus, PlaB represents a new family of lipolytic enzymes which could, according to the lipolytic profile and especially the ability to hydrolyse PC, contribute to replication and dissemination properties of a pathogen within a host cell, e.g. amoeba, or even more complex organisms such as guinea pigs or humans.

Im biogeochemischen Wasserstoffkreislauf erfolgt der überwiegende Teil der H2-Aufnahme aus der Atmosphäre durch die Böden. Erst seit kurzem ist bekannt, dass die Oxidation von Wasserstoff in Böden mutmaßlich durch eine Reihe von Bodenbakterien vermittelt wird, die zur Aufnahme von Wasserstoff in atmosphärischen Konzentrationen befähigt sind. Diese Bakterien codieren [NiFe]-Hydrogenasen einer neuen Gruppe, die als Gruppe 5 der [NiFe]-Hydrogenasen klassifiziert wurde. Auch das beta Proteobakterium Ralstonia eutropha besitzt die Gene einer derartigen Hydrogenase, die aufgrund ihrer Ähnlichkeit zu den sonst überwiegend in Actinobakterien gefundenen Vertretern der Gruppe 5 als „Actinobakterielle Hydrogenase“ (AH) benannt wurde. In der vorliegenden Arbeit wurde die AH aus R. eutropha als erste Gruppe 5-[NiFe]-Hydrogenase in reiner Form isoliert und eingehend durch unterschiedliche biochemische, spektroskopische und röntgenkristallographische Verfahren untersucht. Die hierbei erhaltenen Ergebnisse unterstützen die für Gruppe-5-[NiFe]-Hydrogenasen postulierte Funktion im Erhaltungsstoffwechsel der Organismen unter besonderen Bedingungen, schließen jedoch eine Beteiligung der AH an der hochaffinen Oxidation von Wasserstoff in Böden aus. Jedoch zeigt das Enzym die neuartige Eigenschaft der sauerstoffinsensitiven Wasserstoff-Oxidation, was auf die Anwesenheit eines ungewöhnlichen, durch 1 Aspartat und 3 Cysteine koordinierten [4Fe4S]-Clusters und der vermuteten Kopplung der Elektronentransportketten in der mutmaßlich physiologischen doppeldimeren Form des Enzyms zurückzuführen sein dürfte. Die Arbeit erweitert somit die Kenntnisse auf dem Gebiet der Sauerstofftoleranz von Hydrogenasen sowie der Eigenschaften der Gruppe 5-[NiFe]-Hydrogenasen und ihrer physiologischen Rolle in den betreffenden Organismen. / In the biogeochemical hydrogen cycle, the dominating process for hydrogen uptake from the atmosphere is performed in soils. Only recently it was shown that hydrogen oxidation in soils is presumably mediated by a number of soil-dwelling actinobacteria, which are enabled in high-affinity hydrogen uptake. These bacteria encode [NiFe] hydrogenases of a novel group classified as group 5 of [NiFe] hydrogenases. A hydrogenase of this group is also found in the beta proteobacterium Ralstonia eutropha and was named „Actinobacterial Hydrogenase“ (AH) for its similarity to the group 5 [NiFe] hydrogenases found in actinobacteria. In this work, the AH from R. eutropha was, as the first group 5 [NiFe] hydrogenase, purified to homogeinity and thoroughly characterized by various biochemical, spectroscopic and X-ray crystallographic methods. The results obtained hereby support the function in maintaining a basal metabolism under challenging conditions, that was postulated for group 5 [NiFe] hydrogenases. Yet, the results also exclude the possibility of the AH contributing to high-affinity hydrogen uptake in soils. However, the enzyme shows the novel property of being able of oxygen-insensitive hydrogen oxidation. This property is obviously connected to an unusual [4Fe4S] cluster coordinated by 1 aspartate and 3 cysteines, as well as to a supposed coupling of the electron transport chains in the double dimeric native form of the enzyme. Hence, this work broadens the knowledge in the field of oxygen tolerant hydrogen oxidation and provides new insights in the function of group 5 [NiFe] hydrogenases and their physiological role in the organisms.

Legionella pneumophila ist der Erreger der Legionärskrankheit. Die Pathogenität des Bakteriums basiert auf seiner Fähigkeit innerhalb menschlicher Lungenzellen zu überleben und sich zu vermehren. Demzufolge ist L. pneumophila nicht nur interessant als wichtiges Pathogen, sondern kann auch als Sonde verwendet werden, um allgemeine intrazelluläre Ereignisse zu untersuchen. Ein Beispiel hierfür ist die, durch das Pathogen gestörte, intrazelluläre Kommunikation zwischen den Organellen des endoplasmatischen Retikulums (ER) und dem Golgi Apparat (GA). In der vorliegenden Studie schlagen wir ein neues Modell vor, wie das Bakterium erfolgreich seine replikative Nische, die Legionella Vakuole (LV), innerhalb des Zytosols aufbauen könnte, um seine Ausbreitung zu garantieren. Um die Mechanismen für die erfolgreiche Ausbeutung der Wirtszelle gezielt untersuchen zu können, haben wir mit Hilfe von siRNA spezifisch verschiedene Wirtszellproteinen herunterreguliert und den Einfuß der Abwesenheit dieser Proteine auf die Vermehrung von L. pneumophila gemessen. Die Ergebnisse wiesen darauf hin, dass die LV möglicherweise den Golgi Apparat imitiert und auf diese Weise den zellulären Vesikeltransport umleitet. Diese Theorie wurde durch in silico Ergebnisse unterstützt, die in der Proteinsequenz des Legionella Effektor-Proteins LidA, das auf der Vakuole lokalisiert ist, ein SNARE-ähnliches Motiv zeigte. Dies weist auf ein auf der Vakuole lokalisiertes SNARE-Erkennungsmotiv hin, das notwendig sein könnte, um zelluläre Transportvesikel zu koppeln. Aus dem Wissen heraus, dass L. pneumophila in der Lage ist, die Aktivierung der zellulären Proteine Arf1 und Rab1 durch Phosphorylierung und Dephosphorylierung zu regulieren, machten wir uns auf die Suche nach Proteinen, die auf Infektion hin modifiziert werden. Die Kommunikation von Wirt und Pathogen über Phosphorylierung ist bekannt im Bezug auf pathogenspezifische Modifikation des Zytoskeletts und Signalkaskaden in der Anti-Apoptose. Für diese Studie wurde ein Antikörper verwendet, der spezifisch phosphorylierte Tyrosinreste erkennt. Dies resultierte in der Detektion einer Serin-Threonin-Kinase in der Amöbe Acanthamöba castellanii, die an einem Tyrosinrest phosphoryliert ist. Diese Amöben-Kinase wies in silico Homologie zu der humanen GS-Kinase 3 des Wnt-Signalwegs, bekannt aus der Forschung der embronalen Entwicklung bei Drosophila, auf. Der letzte Teil dieser Arbeit konzentrierte sich auf die, durch eine L. pneumophila-Infektion ausgelöste, anti-apoptotische Signalkaskade. Es ist bekannt, dass auf eine Infektion hin NF-kappaB aktiviert wird. Dies führt dazu, dass p65 in den Zellkern wandert und dort als Transkriptionsfaktor aktiv wird. Diese Translokation geschieht in 2 zeitversetzten Phasen. Eine Aktivierungsspitze wird nach dem Kontakt mir bakteriellem Flagellin gemessen, gefolgt, von einer dauerhaften Aktivierung, abhängig von einem funktionierenden Dot/ Icm Typ-IV-Translokationssystem. In dieser Arbeit stießen wir auf eine L. pneumophila Mutante, die den Dot/ Icm-Effektor SdbA nicht bildet, und die daraufhin NF-appaB nicht aktivieren kann. Diese Mutante war ebenfalls nicht in der Lage, sich in Epithelzellen zu vermehren. Dies ist außergewöhnlich, da das L. pneumophila Effektor Repertoire so redundant ist, dass die Abwesenheit eines einzigen Effektors selten einen so starken Einfluss auf die Replikation hat. All diese Ergebnisse zeigen zusammengenommen, auf wie vielen verschiedenen Ebenen L. pneumophila in der Lage ist, seine Wirtszelle zu manipulieren, um einerseits die nötige Nische für seine Vermehrung zu etablieren und andererseits die Zelle am Selbstmord zu hindern. Dies geschieht durch Imitation zellulärer Prozesse. / Legionella pneumophila is the causative agent of Legionnaires´ disease. The bacterium’s pathogenicity is based on its ability to survive and multiply efficiently inside human alveolar cells. Therefore, L. pneumophila is not only an important pathogen, but can also be used as a probe to investigate host cell function as for example, in the cellular trafficking pathway. In this study, we establish a new model of how this pathogen efficiently constructs its replicative niche, the Legionella containing vacuole (LCV), inside the host cytosol, enabling its dissemination. To investigate the mechanisms that lead to effective exploitation of the host cell, we down-regulated specific host cellular proteins via siRNA technology and measured the subsequent impact on L. pneumophila replication. The results suggest that the LCV mimicks the Golgi apparatus and via this mechanism hijacks host cellular vesicular trafficking. The L. pneumophila secreted effector protein LidA, located within the LCV, is shown to have a SNARE-like motif, suggesting a SNARE like sole connected to the LCV. Since it is known that cellular signalling proteins are controlled via phosphorylation and dephosphorylation, we went on to search for specifically modulated host cell proteins after L. pneumophila infection. The cross-talk of the pathogen with its host via phosphorylation has been connected to several sub-cellular activities leading to, for instance, cytoskeleton rearrangement and signalling events including anti-apoptosis pathways. Here we used a phosphorylated tyrosine antibody resulting in the detection of an amoeba serine-threonine-kinase, phosphorylated at its tyrosine residue. This kinase shows homologies to the human GSK3 of the wnt-signalling pathway. (“Wnt“ is merged from the names of the homologues genes Wg (Drosophila melanogaster) and Int (mouse) both employed in evolutionary developement.) The final part of this work concentrated on anti-apoptotic signalling events induced upon L. pneumophila infection. It is known that during L. pneumophila infection the activation of NF-kappaB and subsequent translocation of p65 from the cytosol into the nucleus follows a biphasic pattern. One short peak of activation is induced upon contact with bacterial flagellin, succeeded by a permanent Dot/ Icm type IV secretion system-dependent activation. In this study, we found the L. pneumophila mutant lacking the Dot/ Icm effector SdbA to be unable to activate NF-kappaB. This mutant also showed impaired growth in epithelial cells. This is remarkable due to the high redundancy of the L. pneumophila effector system, meaning deletion of a single effector rarely has such a big impact on replication. Taken together this work demonstrates, the manifold ways in which L. pneumophila on the one hand side establishes its niche to ensure replication and on the other hand side to bars its host cell from suicide. All of this is managed by mimicking cellular processes.

Bacillus amyloliquefaciens FZB42 ist ein frei lebendes Bakterium, das Pflanzenwurzeln besiedelt und das Pflanzenwachstum durch viele verschiedene Wirkmechanismen anregt. In dieser Arbeit wurden die molekularen Grundlagen dieser positiven Wirkungen, die dieses „Pflanzenwachstum fördernde Rhizobakterium“ (PGPR) auf seine Wirte ausübt, untersucht. Um den gegenseitigen Austausch von B. amyloliquefaciens und seinen Wirtspflanzen zu entschlüsseln, wurden umfangreiche Proteomstudien durchgeführt. Es wurden Referenzkarten der extrazellulären und zytosolischen Proteinfraktionen erstellt. Die größte Anzahl an ausgeschiedenen Proteinen konnte während der stationären Phase beobachtet werden. Die identifizierten extrazellulären Proteine gehören verschiedenen Funktionsklassen an, wobei die prominentesten Klassen am Kohlenhydrat-Abbau und den Transport von Molekülen durch die Zellwand beteiligt sind. Die zytosolischen Extrakte von Kulturen, die in 1C-Medium bzw. Mineralmedium angezogen wurden, und in der zweidimensionalen Gelelektrophorese (2 DE) aufgetrennt wurden, ergaben 461 und 245 verschiedene Protein-Einträge. Die erstellten Referenz-Karten wurden anschließend verwendet, um Proteine und Prozesse, in an der Interaktion mit Pflanzen beteiligt sind, zu identifizieren. Dafür wurden die Bakterien Wurzelexudaten von Mais (Zea mays L.) ausgesetzt. Die Proteine aus zwei Stämmen, denen die globalen Transkriptionsregulatoren (Degu, AbrB) und vier Sigma-Faktoren (SigB, SigM, SigV, und SigX) fehlen, wurden ebenfalls untersucht, um ihre Beteiligung an den bakteriellen Reaktionen auf die Wurzelausscheidungen zu analysieren. Zusammenfassend ist dies die erste Studie, die umfangreiche Proteomdaten von Gram-positiven PGPR präsentiert, wobei gleichzeitig die Veränderung der Expression von extrazellulären und zytoplasmatischen Proteinen, nach Zugabe von Wurzelexudaten, ausgewertet wurde. / Bacillus amyloliquefaciens strain FZB42 is a free-living bacterium that competitively colonizes plant roots and stimulates plant growth by many different modes of action. The molecular basis of singular beneficial effects that this Plant Growth-Promoting Rhizobacteria (PGPR) exert on their hosts have been studied. To decipher the molecular cross-talk of B. amyloliquefaciens and its’ host plants as a whole system, an extensive proteomic approach was performed. Reference maps of the extracellular and cytosolic protein fractions were established. The highest number of secreted proteins was observed during stationary growth phase. Identified extracellular proteins belong to different functional classes, with the most prominent classes involved in carbohydrate degradation and transportation of molecules across the cell wall. Cytosolic extracts obtained from cultures grown in 1C and minimal media subjected to the 2 Dimensional Electrophoresis (2 DE), revealed 461 and 245 different protein entries, respectively. Created reference maps were subsequently used to identify proteins and processes involved in the interaction with plants, prior to exposure of bacteria to maize (Zea mays L.) root exudates. The proteomics of two strains lacking expression of genes coding for global transcriptional regulators (degU, abrB) and four sigma factors (sigB, sigM, sigV, and sigX) were also inves-tigated, in order to analyse their involvement in bacterial responses to root exudates. In summary, this is the first study presenting comprehensive proteomics of Gram-positive PGPR, evaluating at the same time changes in protein expression caused by addition of root exudates at the extracellular and cytosolic level.

Die genomische Insel (GI) FhaGI 1 des Stammes Francisella hispaniensis (Fhis) AS02 814 kann sowohl in die tRNAVal integriert als auch als episomale Form vorliegen und kodiert für einen putativen Prophagen. Im Rahmen dieser Arbeit konnte durch Verwendung synthetisch hergestellter, verkürzter Varianten von FhaGI-1 gezeigt werden, dass die GI auf andere Francisella Spezies übertragbar ist. Die ortsspezifische Integration und Exzision der GI sind Integrase-abhängige Prozesse, die durch weitere regulatorische Gene beeinflusst werden. Die Identifizierung der GI FphGI 1 in drei F. philomiragia-Stämmen zeigt, dass die tRNAVal als Integrationsort für GIs in Francisella dient. Die vermutlich nicht funktionale Integrase von FphGI 1 ist wahrscheinlich die Ursache für das Fehlen einer episomalen Form der GI. Das Vorhandensein von GIs in Francisella liefert einen Hinweis darauf, dass horizontaler Gentransfer zwischen verschiedenen Francisella Spezies möglich ist. Auf Grundlage von FhaGI 1 wurden zwei Varianten eines Francisella- Phagenintegrationsvektors (pFIV1-Val und pFIV2 Val) generiert. Der FIV Teil der Vektoren bildet eine zirkuläre, episomale Form, die nach der Transformation in verschiedene Francisella Spezies ortspezifisch in die tRNAVal integriert. Es konnte gezeigt werden, dass die Vektoren für die Expression von Reportergenen sowie die Komplementation von Francisella Deletionsmutanten geeignet sind. Sie sind sowohl in vitro als auch während der Infektion von Wirtszellen ohne Selektionsdruck stabil und zählen zu den low-copy-Vektoren. Damit erweitern die FIV-Vektoren das Repertoire der vorhandenen Werkzeuge zur genetischen Manipulation von Francisellen. Da der Stamm Fhis AS02 814 für Untersuchungen nicht zur Verfügung stand, wurde FhaGI 1 synthetisch in zwei Hälften hergestellt, die jedoch bisher nicht zusammengeführt werden konnten. Damit ist eine Aussage darüber, ob es sich bei FhaGI 1 tatsächlich um einen funktionalen Prophagen handelt, bis jetzt nicht möglich / The genomic island (GI) FhaGI 1 of strain Francisella hispaniensis (Fhis) AS02 814 can exist as a circular episomal form or integrated into the tRNAVal gene and codes for a putative prophage. In this work small-sized variants of FhaGI 1 were used to show that the GI can be transferred to other Francisella species. The site-specific integration and excision of the GI are integrase-dependent processes that are influenced by further regulatory genes. The identification of the GI FphGI 1 in three F. philomiragia strains shows that the tRNAVal gene serves as an integration site for GIs in Francisella. The integrase of FphGI 1 is probably non-functional and hence presumably the reason for the missing episomal form of the GI. The presence of GIs in Francisella might be an indication that horizontal gene transfer between different Francisella species could be possible. Two variants of a Francisella phage integration vector (pFIV1 Val and pFIV2 Val) were successfully constructed based on FhaGI 1. The FIV Val part of the vectors integrates site-specifically into the tRNAVal after transformation into different Francisella species. It was demonstrated that the vectors can be used for the expression of reporter genes as well as for the complementation of Francisella deletion mutants. They remain stable without selective pressure during in vitro growth and during the infection of host cells and fall into the group of low-copy-vectors. The FIV Val vectors expand the repertoire of tools that can be used for the genetic manipulation of Francisella. As strain Fhis AS02 814 could not be obtained for further analysis, FhaGI 1 was synthetically generated in two halves which could not be joined so far. Consequently, it is not possible to state whether FhaGI 1 actually codes for a functional prophage.

Das Biopolymer-produzierende Knallgasbakterium Ralstonia eutropha H16 gilt mit seinem außergewöhnlichen Stoffwechsel als vielversprechender Produktionsstamm für die weiße Biotechnologie. Es wächst auf einer Vielzahl organischer Substrate sowie chemolithoautotroph mit H2 und CO2 als einzige Energie- bzw. Kohlenstoffquelle. Unter anaeroben Bedingungen ist es zudem zur Denitrifikation befähigt. In dieser Arbeit wurde das Proteinprofil von R. eutropha unter chemolithoautotrophen sowie anaeroben Bedingungen mittels GeLC-MS/MS untersucht. Beide Proteomstudien offenbarten, dass die Nutzung unterschiedlicher Elektronendonoren bzw. -akzeptoren mit zahlreichen Veränderungen im Proteinbestand der Zellen einherging. Hierbei waren neben Proteinen metabolischer und Transportprozesse auch jene der Zellbewegung betroffen. Die Ergebnisse stellen im Vergleich zu vorangegangenen Studien den bisher umfassendsten Überblick zum Proteinbestand beim H2-basierten sowie anaeroben Wachstum in R. eutropha dar. Von besonderer Bedeutung war dabei das Einbinden der Analyse der Membran als Ort wichtiger Energie- und Transportprozesse. Besonderes Interesse galt einem unter H2/CO2-Bedingungen abundanten Zweikomponentensystem. Sequenzvergleiche zeigten Ähnlichkeit zum Regulationssystem der Katabolitrepression des Biphenylabbaus in Acidovorax sp. KKS102. Die Deletion des Response-Regulator-Gens führte zu vielfältigen Wachstumseffekten auf Substraten wie Fructose, Glycerin sowie auf H2/CO2. Der pleiotrope Phänotyp sowie die Ergebnisse von Genexpressionsstudien und der Suche nach Regulator-Bindestellen lassen eine globale Rolle des Systems im Energie- und/oder Kohlenstoffmetabolismus von R. eutropha H16 annehmen. Histidin-Kinase und Response Regulator wurden in GloS bzw. GloR umbenannt. Die vorliegende Arbeit zeigt eindrucksvoll das Potential der Proteomik als Teil der funktionellen Genomik für den Anstoß neuer Forschungsansätze zur Evaluierung des biotechnologischen Potentials von Mikroorganismen. / Due to its remarkable metabolism the bioplastic-producing “Knallgas” bacterium Ralstonia eutropha H16 is ranked as a promising production strain for white biotechnology. It grows on a wide range of organic substrates as well as lithoautotrophically on H2 and CO2 as sole energy and carbon source, respectively. Under anaerobic conditions it thrives by denitrification. This thesis focused on characterizing the protein profiles of lithoautotrophically and anaerobically grown R. eutropha cells. Proteome analyses revealed an extensive protein repertoire adapting the organism to alternative electron donors and acceptors, respectively. Changes concerned proteins involved in metabolic and transport processes as well as in cell movement. Compared to previous studies the results reported here offer the most comprehensive proteomic survey regarding the H2-based as well as anaerobic lifestyle of R. eutropha so far. In this context analyzing the cell membrane as a place for a number of energy, transport and signal transduction processes was of particular importance. Special interest aroused the identification of a two-component system upregulated on H2/CO2. Sequence analysis offered high similarity to the regulatory system for catabolite control of biphenyl degradation in Acidovorax sp. KKS102. Deletion of the response regulator gene led to versatile growth effects on substrates such as fructose and glycerol as well as H2/CO2. This pleiotrophic phenotype as well as the results of gene expression studies and the search for regulator binding sites suggests that the two-component system is a global player in energy and/or carbon metabolism in R. eutropha and possibly other bacteria. Thus, histidine kinase and response regulator have been renamed GloS/R. Since their characterization was initiated by proteomic data this study impressively elucidates the power of functional genomics in terms of revealing new research approaches to evaluate the biotechnological use of microbes.