Struktur und Funktion von S-Layern acidophiler Bakterien und Archaeen, ihre Rolle bei der Pyrit-Oxidation sowie die Adhäsion an Oberflächen

Anhand physiologischer und morphologischer Untersuchungen an den γ-Proteobakterienstammen SP5/1 und HV2/2 sollten Einsichten uber deren Einordnung innerhalb der Gattung Acidithiobacillus erlangt werden. Zusatzlich waren die Charakterisierung der Surface Layer des Acidithiobacillus-Isolates SP5/1 und von M. sedula TH2, sowie deren mogliche Funktionen und ihre Rolle bei der Interaktion mit Oberflachen von besonderem Interesse. Angesichts der Ergebnisse, welche aus der Sequenzierung der 16S rRNA Gene und der physiologischen Tests gewonnen wurden, war es moglich, den bisher als „T. sphaeroides“ Stamm SP5/1 der bestehenden Spezies A. ferrooxidans zuzuordnen. Fur den Stamm HV2/2 existieren zwar zahlreiche Gemeinsamkeiten mit A. caldus DSM 8584T, jedoch wurden insbesondere die Fahigkeit zur Oxidation von Pyrit und Fe2+ sowie eines S-Layers mit p2-Symmetrie als ausschlaggebende Kriterien herangezogen, die Beschreibung einer neuen Spezies A. striatothermus vorzuschlagen. Durch den S-Layer defizienten Laborstamm ΔSlp90 war es gelungen, das S-Layer-Protein Slp90 im Stamm SP5/1 zu identifizieren. Proteinanalytische Untersuchungen erlaubten jedoch, neben dem Nachweis weiterer Proteine der auseren Membran, lediglich die Bestimmung der N-terminalen Aminosauresequenz des S-Layers. Eine bedingte Ubereinstimmung mit dem potentiellen S-Layer Afe_2303 aus A. ferrooxidans DSM 14882T fuhrten zu der Erkenntnis, dass es sich bei Slp90 vermutlich um den C-terminalen Bereich des nativen Proteins handelt. Vergleichende Untersuchungen am Isolat SP5/1 und dem Stamm ΔSlp90 lieferten Hinweise auf mogliche Funktionen des S-Layers. Aufgrund signifikant reduzierter Fe3+-Konzentrationen in Kulturen des Stammes SP5/1 wird die Fahigkeit zur Komplexierung von Fe3+ angenommen. Gestutzt wird dies durch den Nachweis von Eisen in den auseren Zellwandschichten des Wildtyps mittels EDX-Analyse. Daruber hinaus ist bei dem Laborstamm ΔSlp90 eine deutlich schwachere Auspragung der Stabchenform zu beobachten, wodurch dem S-Layer zwar keine Zellform-bestimmende, jedoch eine Zellform-erhaltende Funktion zuzuschreiben ist. Die Interaktion mit Oberflachen wie Pyrit wird vermutlich nicht durch den S-Layer vermittelt, sondern vielmehr durch andere zellulare Strukturen wie Pili, Flagellen oder EPS. Der Nachweis von S-Layer mit p2-Symmetrie in den Typstammen A. ferrooxidans DSM 14882T und A. thiooxidans DSM 14887T lassen vermuten, dass es sich bei dem regelmasigen Oberflachenprotein um ein gattungsspezifisches Kriterium handeln konnte. Untersuchungen an dem Pyrit-oxidierenden Crenarchaeon M. sedula TH2 ermoglichten die Zuordnung der Gene msed_1806 und msed_1807 zur grosen S-Layer-Untereinheit SlaA bzw. der kleinen Untereinheit SlaB. In Ubereinstimmung mit weiteren Vertretern der Sulfolobales konnte eine Anordnung der Gene in Form eines Operons sowie die Glykosylierung des S-Layers nachgewiesen werden. Hinsichtlich der Adhasion von M. sedula TH2 und S. metallicus Kra23 ist nur auf Pyritoberflachen eine Interaktion des S-Layers zu erwarten. Experimente mit diesen Spezies, den S. solfataricus Stammen P2 und PBL2025 sowie zweier Mutanten fuhrten zu der Erkenntnis, dass auf Oberflachen wie Glas, Glimmer oder Kohle-befilmten Goldgrids das Vorhandensein von Zellanhangen wie Pili und Flagellen als Voraussetzung fur eine Adhasion anzusehen ist.