Strukturelle und dynamische Untersuchungen am ccd System

Plasmide die in geringer Zahl auftreten besitzen häufig sogenannte Toxin-Antitoxin Systeme, welche das bevorzugte Wachstum von plasmid-tragenden Zellen in Bakterienpopulationen durch das Abtöten von neu- entstandenen plasmid-freien Bakterien sichern. Im vorgelegten Projekt planen wir eine strukturelle und dynamische Untersuchung an den Komponenten des ccd Operons des F Sex Faktor Plasmid Toxin-Antitoxin Systems. Das beinhaltet CcdB, ein Toxin der essentiellen Gyrase von Escherichia coli und CcdA, das instabile Antitoxin, welches an CcdB bindet und es dadurch neutralisiert. Die wissenschaftlichen Ziele umfassen die NMR Strukturbestimmung von CcdA (Wildtyp und R70K Mutante) und CcdB sowie eine Untersuchung deren Dynamik durch N-15 Relaxationsmessungen. Die Umkehrbarkeit der Proteinentfaltung von CcdA bei höheren Temperaturen wird untersucht und Faltungszwischenzustände strukturell charakterisiert. Zusätzlich beabsichtigen wir die CedA-CcdB und CcdA-(CcdB)-DNA Komplexe mittels NMR Spektroskopie zu beschreiben und zwar entweder durch eine komplette 3D Strukturbestimmung oder "chemical shift mapping". Diese strukturelle und dynamische Charakterisierung des ccd Toxin-Antitoxin Systems des F Plasmids wird ein tieferes Verständniss über die Vielfalt solcher Systeme sowie über Plasmid Stabilisierung und Erhalt in Bakterien liefern. Neben diesen fundamentalen biologischen Fragen spielen Toxin-Antitoxin Systeme auch eine steigende Rolle in der Biotechnolgie und zwar durch deren Verwendung zur Stabilisierung von autonom replizierenden Vektoren in recombinanten Bakterien. Weiters könnten strukturelle und dynamische Daten über CcdB bei der Entwicklung und Analyse von Substanzen mit Anti-Gyrase Aktivität wie CcdB oder Microcin B17 helfen welche als Ausgangsbasis auf der Suche neuer Antibiotika dienen.