NW/2: Die Rolle von zyklischem di-GMP in der Regulation der multizellul?ren Differenzierung der Antibiotika synthetisierenden Bakterien Streptomyces

Streptomyces geh?ren zu den wichtigsten und ergiebigsten Produzenten von Antibiotika sowie von anderen klinisch relevanten Naturstoffen. Die Synthese dieser Sekund?rmetabolite ist zeitlich und genetisch an einen komplexen Lebenszyklus der Bakterien gekoppelt. Dieser beinhaltet Wachstum eines vegetativen Myzels, bestehend aus sich verzweigenden Hyphen, und Verbreitung mittels Sporen, die an sogenannten Lufthyphen ausgebildet werden. Kürzlich haben wir demonstriert, dass das ubiquit?re bakterielle Signalmolekül c-di-GMP, das von GGDEF-Dom?nen synthetisiert und von EAL- und HD-GYP-Dom?nen degradiert wird, eine entscheidende Rolle bei der Regulation von Differenzierungsprozessen von Streptomyces einnimmt. Dabei haben wir BldD, den Masterregulator der Streptomyces Differenzierung, als einen neuartigen c-di-GMP Effektor identifiziert. Wir konnten zeigen, dass die Bindung des tetramerem c-di-GMPs an BldD zur Dimerisierung dieses Transkriptionsfaktors führt und in Repression der Sporulationsgene in der vegetativen Wachstumsphase resultiert. Dennoch ist bislang nur wenig über die Komponenten der c-di-GMP-abh?ngigen Signalwege in Streptomyces bekannt. Das Ziel dieser Projektstudie ist es, systematisch die molekularen Funktionen sowie regulatorische Aspekte aller GGDEF-, EAL- und HD-GYP-Dom?nen Proteine in Streptomyces venezuelae zu analysieren und zu charakterisieren. Meine vorl?ufigen Daten zeigen, dass vier der c-di-GMP-metabolisierenden Enzyme Differenzierungsprozesse beeinflussen und unter der Kontrolle von multiplen Regulatoren der Streptomyces Entwicklung stehen, wobei die zugrundeliegenden Mechanismen ungekl?rt sind. Des Weiteren haben meine ?pull-down“ Experimente, mittels welcher BldD als c-di-GMP Effektorprotein identifiziert wurde, auch zur Anreicherung weiterer potentieller Effektoren geführt. Die Validierung dieser Kandidaten als c-di-GMP bindende Proteine und die Aufkl?rung ihrer Funktionen ist hier angestrebt. Zusammenfassend ist das Ziel dieses Projektes, die molekularen Wirkungsmechanismen, die Position in regulatorischen Netzwerken und die physiologische Rolle aller Komponenten der c-di-GMP-abh?ngigen Signalwege in S. venezuelae zu identifizieren und aufzukl?ren. Diese Studie wird ma?geblich unser Verst?ndnis über die Physiologie der Streptomyces verbessern und beinhaltet Analysen der c-di-GMP-abh?ngigen Signaltransduktion in einem neuen physiologischen Kontext, der multizellul?re Differenzierung sowie Synthese von Sekund?rmetaboliten umfasst. Darüber hinaus k?nnen die aus dieser Studie hervorgehenden neuen Erkenntnisse zur verbesserten Nutzung von Streptomyces als Antibiotikaproduzenten beitragen.