Energy-Coupling-Factor (ECF)-Transporter sind Aufnahmesysteme für Vitamine und Übergangsmetallkationen in Prokaryoten. Sie bestehen aus den zwei unverwandten Membranproteinen S und T sowie einem Paar ABC-ATPasen (A). Die S-Einheit vermittelt die Substratspezifität. Die Kombination aus der T- und den A-Einheiten wird als ECF bezeichnet. In dieser Arbeit wurden Fragen zur kontrovers diskutierten Stöchiometrie der Untereinheiten von ECF-Transportern sowie zur zuvor postulierten Substrattransport-Funktion einzelner S-Komponenten auch ohne ECF untersucht. Dazu wurden der ECF-Biotintransporter BioMNY, mehrere natürlicherweise in Organismen ohne ECF existierende biotinspezifische S Einheiten (BioY) sowie zwei Vertreter der metallspezifischen ECF-Systeme genutzt. Die S-Einheit BioY des dreiteiligen Biotinimporters lag in vitro als Monomer und Dimer vor. Oligomeres BioY wurde außerdem in lebenden Bakterienzellen beobachtet. „Pull-down“-Experimente zeigten, dass die T Komponente BioN im BioMNY-Komplex zum Teil als Dimer vorlag. Wachstumsuntersuchungen bestätigten die Transportfunktion von acht solitär vorkommenden BioY. Die in vitro auch für diese BioY-Proteine nachgewiesene Dimerisierung könnte die Transportfunktion von BioY ohne ECF erklären. Die metallspezifischen S Einheiten CbiM/NikM interagieren mit für die Transportfunktion essentiellen, zusätzlichen Transmembranproteinen (N) und zeichnen sich durch eine Topologie mit sieben Transmembranhelices und einem extrem konservierten, weit in das Proteininnere hineinragenden N-Terminus aus. Die Metallbindestelle besteht aus vier Stickstoffatomen von Met1, His2 und His67 und wird durch ein Netz aus Wasserstoffbrückenbindungen stabilisiert. Die Transport¬funktion von CbiMN bzw. Nik(MN) ohne ECF wurde in vivo mittels des nickelabhängigen Enzyms Urease als Indikator für die intrazelluläre Nickelkonzentration verifiziert. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt ist die Funktion der für den Transport essentiellen N-Komponente jedoch noch unklar. / Energy-coupling factor (ECF) transporters are uptake systems for vitamins and transition metal cations in prokaryotes. They consist of the two unrelated membrane proteins S and T, and a pair of ABC ATPases (A). The S unit mediates substrate specificity. The combination of the T and the A units is called ECF. In this thesis the controversially discussed stoichiometry of the subunits of ECF transporters and the postulated substrate transport function of solitary S units without ECF were analysed. For this purpose, the biotin-specific ECF transporter BioMNY, several biotin-specific S units (BioY) encoded in organisms lacking any recognizable ECF and two metal-specific ECF transporters were used. The S unit BioY of the tripartite biotin importer existed in vitro as monomer and dimer. Furthermore, oligomeric BioY was observed in living bacterial cells. Oligomerisation of a part of the T unit BioN in the BioMNY complex was shown by “pull-down”- experiments. Growth analyses confirmed the transport function of eight solitary BioY proteins. The dimerisation, also proved for these solitary BioY proteins in vitro, could be an explanation for the transport function of BioY without ECF. The metal-specific S units CbiM/NikM interact with additional and for the transport function essential transmembrane proteins (N). The S units consist of seven transmembrane helices and an extremely conserved N-terminus, which extends deeply into the protein. The metal-binding site consists of four nitrogen atoms from Met1, His2 and His67 and is stabilised by a series of hydrogen bonds. The transport function of CbiMN and Nik(MN) without ECF was verified respectively in vivo using the nickel-depending enzyme urease as an indicator for intracellular nickel concentration, respectively. However, the role of the N component, which is essential for transport activity, is currently under investigation.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:HUMBOLT/oai:edoc.hu-berlin.de:18452/18056 |
| Date | 30 December 2015 |
| Creators | Kirsch, Franziska |
| Contributors | Eitinger, Thomas, Schneider, Erwin, Steinhoff, Heinz-Jürgen |
| Publisher | Humboldt-Universität zu Berlin, Lebenswissenschaftliche Fakultät |
| Source Sets | Humboldt University of Berlin |
| Language | German |
| Detected Language | German |
| Type | doctoralThesis, doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Rights | Namensnennung - Keine kommerzielle Nutzung - Keine Bearbeitung, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/de/ |
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