Dynamics and Regulation of the Maltose ABC Transporter of Escherichia coli/Salmonella
ABC(ATP-binding cassette)-Transporter koppeln die Aufnahme oder den Export chemischer Substanzen über biologische Membranen an die Hydrolyse von ATP. Sie sind durch einen gemeinsamen modularen Aufbau gekennzeichnet, nach dem zwei Transmembrandomänen, die eine Translokationspore bilden, mit zwei ATP-spaltenden Domänen assoziiert sind. Der Maltose-Transporter aus E. coli/Salmonella kann aufgrund der Vielzahl verfügbarer genetischer, biochemischer und struktureller Daten als das Modellsystem schlechthin für klassische ABC-Importer betrachtet werden. Letztere benötigen als eine zusätzliche Komponente ein substratspezifisches Bindeprotein. Aufbauend auf den vorhandenen Informationen schlagen wir vor, die Dynamik des Transporters im Detail zu untersuchen. Dazu wollen wir ortsspezifische chemische Quervernetzungsverfahren mit Elektronparamagnetischer Resonanzspektroskopie mit dem Ziel verbinden, individuelle Schritte des Transportvorgangs aufzuklären. Zusammen mit Computer-gestützten Analyseverfahren soll so ein vollständiges Bild der Konformationsänderungen des Transporters und damit ein Verständnis der molekularen Vorgänge während des Transportzyklus erhalten werden. Weiterhin wollen wir mit Hilfe dieser Techniken, ergänzt durch Fluoreszenzspektroskopie (FP-FRET und FCS), den Mechanismus aufklären, nach dem die EIIAGlc-Komponente des enterobakteriellen Glucose-Transporters den Maltose-Transporter beim Induktorauschluss hemmt.
Mittelgeber
Laufzeit
Projektstart: 08/2010
Projektende: 04/2014
Publikationen
Grote, M., Bordignon, E., Polyhach, Y., Jeschke, G., Steinhoff, H.-J., and Schneider, E. (2008) A comparative EPR study of the nucleotide-binding domains catalytic cycle in the assembled maltose ABC-importer. Biophys. J., 95, 2924-2938.
Daus, M. L., Grote, M., Müller, P., Doebber, M., Herrmann, A., Steinhoff, H.-J. Dassa, E., and Schneider, E. (2007) ATP-driven MalK dimer closure and re-opening and conformational changes of the EAA motifs are crucial for function of the maltose ATP-binding cassette transporter (MalFGK2). J. Biol. Chem. 282, 22387-22369.
Daus, M.L., Berendt, S., Wuttge, S., and Schneider, E. (2007) Maltose binding protein (MalE) interacts with periplasmic loops P2 and P1, respectively, of the MalFG subunits of the maltose ATP-binding cassette transporter (MalFGK2) from Escherichia coli / Salmonella during the transport cycle. Mol. Microbiol. 66, 1107-1122.
Daus ML, Grote M, and Schneider E (2009) The MalF P2 loop of the ATP-binding cassette transporter MalFGK2 from Escherichia coli and Salmonella enterica serovar typhimurium interacts with maltose binding protein (MalE) throughout the catalytic cycle. J. Bacteriol. 191, 754-761.
Jacso T, Grote M, Daus ML, Schmieder P, Keller S, Schneider E, and Reif B (2009) The periplasmic loop P2 of the MalF subunit of the maltose ATP binding cassette transporter is sufficient to bind the maltose binding protein MalE. Biochemistry 48, 2216-2225.
Daus, M.L., Landmesser, H., Schlosser, A., Müller, P., Herrmann, A., and Schneider, E. (2006) ATP induces conformational changes of periplasmic loop regions of the maltose ATP-binding cassette transporter. J. Biol. Chem. 281, 3856-3865.
Grote, M., Polyhach, Y., Jeschke, G., Steinhoff, H.-J., Schneider, E., and Bordignon, E. (2009) Transmembrane signaling in the maltose ABC transporter MALFGK2-E: The periplasmic MALF-P2 loop communicates substrate availability to the ATP-bound MalK dimer. J. Biol. Chem. 284, 17521-17526.
Blüschke, B., Volkmer-Engert, R., and Schneider, E. (2006) Topography of the surface of the signal transducing protein EIIAGlc that interacts with the MalK subunits of the maltose ATP-binding cassette transporter (MalFGK2) of Salmonella typhimurium. J. Biol. Chem. 281, 12833-12840.
