Aufklärung der Selbst-Assemblierung von Lactobacilli S-Schicht-Proteinen

S-Schichten (S-layers) sind Proteinhüllen, die die Oberfläche vieler bakterieller und archae- bakterieller Spezies bedecken. Sie sind spezifisch für die jeweiligen Organismen. In pathogenen Bakterien tragen S-Schichten zur Virulenz bei, indem sie eine große, repetitive Oberflächenstruktur bereitstellen, die zur Interaktion mit der Wirtszelle dient. Das hat weitreichende Auswirkungen auf die Immunantwort des Wirtsorganismus und die Entwicklung von Krankheiten. Leider ist unser Verständnis von Aufbau und Funktion der S- Schichten immer noch sehr limitiert, hauptsächlich wegen des Mangels an struktureller Information. Dieses fehlende Wissen hat zur Folge, dass die gezielte Nutzung der S- Schichtproteine, zum Beispiel in der Vakzine-Entwicklung gegen pathogene Bakterien, stark eingeschränkt ist. Die ausgeprägte Tendenz der S-Schichten, 2D-kristalline Gitter aufzubauen, verhindert die Bildung von 3D-Kristallen, die aber für die Bestimmung der molekularen Struktur mittels der Röntgen-Kristallographie unbedingt nötig sind. In diesem Projekt befassen wir uns vorrangig mit der strukturellen und funktionellen Charakterisierung der S-Schicht-Proteine von Laktobazillen. Laktobazillen werden zur Gruppe der GRAS (generaly regarded as safe) Organismen gezählt, was bedeutet, dass diese Organismen als unbedenklich für Mensch und Natur eingestuft werden können. Außerdem besitzen Laktobazillen erstaunliche gesundheitsfördernde Eigenschaften. Aufgrund ihrer Funktion als äußerste Barriere von Bakterien besitzen S-Schichten viele verschiedene Aufgaben (z.B. Anheftung an Epithelzellen und anderen intestinalen Bereichen). Der innovative Aspekt dieses Projekts bezieht sich auf die Strukturbestimmung der einzelnen Domänen der S-Schichtproteine und die Kombination mit komplementären Methoden (NMR, Massenspektroskopie, Elektronenmikroskopie und biochemischen Methoden), wodurch die strukturelle und funktionelle Charakterisierung der assemblierten S-schicht ermöglicht werden soll. Das Ziel ist die Aufklärung allgemeingültiger Gesetze der Selbst-Assemblierung, sowie der Kartierung der Oberflächen-exponierten Bereiche der S-Schichten, um deren Anheftung an Körperzellen und mögliche andere Funktionen besser zu verstehen. Diese Ergebnisse sollen unter Anderem für die Entwicklung neuer Impfstoffe ausgenützt werden.