Struktur und Funktion der Diadenylatcyclase CdaA

Die Verbreitung von Resistenzen gegen Antibiotika in vielen verschiedenen Bakterien ist ein weltweites Gesundheitsproblem. Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) hat daher die Suche nach neuen Antibiotika und neuen Angriffspunkten von Antibiotika zu einem ihrer Hauptziele erklärt. Sollte es uns nicht gelingen neue Antibiotika oder neue Therapieformen auf den Markt zu bringen, könnten selbst banale bakterielle Infektionen lebensbedrohlich werden. Um zu überleben muss eine bakterielle Zelle die Menge an Wasser und Salzen die aufgenommen und abgegeben werden genau kontrollieren. Eine Schwachstelle die bisher für die Entwicklung von Antibiotika nicht ausgenutzt wurde. Das Protein Diadenylatzyklase CdaA produziert ein Molekül (c-di-AMP), das in vielen Bakterien verwendet wird diese Aufnahme und Abgabe zu regulieren. Aus diesem Grund ist die Hemmung der Diadenlytazyklase CdaA ein vielversprechender Angriffspunkt um Bakterien abzutöten. Das Ziel unseres Projekts ist es die Funktion der Diadenylatzyklase CdaA zusammen mit zwei regulatorischen Proteinen CdaR und GlmM zu verstehen. Um ein gutes Antibiotikum zu entwickeln, müssen wir wissen wie der Komplex aus CdaA, CdaR und GlmM aussieht und welche Faktoren dessen Aktivität beeinflussen. Dazu werden wir zuerst die dreidimensionale Struktur des Komplexes von CdaA, CdaR und GlmM aufklären. Zusätzlich werden wir ein System entwickeln dass den Gegebenheiten in der bakteriellen Zelle so gut wie möglich entspricht, um die Aktivität des Komplexes unter verschiedenen Bedingungen zu testen. Die Strukturaufklärung erfolgt aus einer Kombination von drei verschiedenen Strukturbiologietechniken: Röntgenkristallographie,Cryo-Elektronenmikroskopie und Kernspinresonanz. Aufgrund der verschiedenen Stärken und Schwächen bei der Strukturaufklärung ist eine Kombination der einzelnen Techniken amErfolg versprechendsten. Die Aktivitätstests werden in bakteriellen Membranen durchgeführt, da es uns erlaubt die Membranproteine CdaA und CdaR in ihrer natürlichen Umgebung zu erhalten. Basierend auf diesen Funktionstests in Bakterienmembranen werden wir ein Screening für die Suche nach neuen Antibiotika entwickeln. Alle hier beschriebenen Experimente werden an drei Standorten durchgeführt: Röntgenkristallographie, funktionelle Tests und screening am i3S Porto unter der Leitung von Dr. João Morais-Cabral, die Cryo-Elektronenmikroskopie an der Universität Groningen unter der Leitung von Dr. Cristina Paulino und die Kernspinresonanz an der Universität Wien unter der Leitung von Prof. Robert Konrat.