title: Identification and characterization of a novel cell-envelope subcomplex crucial for A-motility in M. xanthus
title: Identifizierung und Charakterisierung eines für die A-Motilität ausschlaggebenden neuen Zellmembran-Unterkomplexes von M. xanthus
Creators: name: Jakobczak, Beata
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2015
Subjects: A-motility
Life sciences
A-Motilität
Myxococcus xanthus

description: Myxococcus xanthus ist ein
      Stäbchen-förmiges, Gram-negatives Bakterium und verfügt über
      zwei verschiedene Fortbewegungssysteme: das A- und das
      S-Bewegungssystem. Das A-Bewegungssystem erlaubt die Bewegung
      einzelner Zellen, wohingegen die S-Bewegung abhängig von
      Zell-Zell-Kontakten ist und der „twitching“ Bewegung anderer
      Bakterien, z.B. Pseudomonaden, ähnelt. Deletiert man Gene des
      einen oder anderen Bewegungssystems, bleiben die Zellen
      aufgrund des jeweils anderen Bewegungssystems beweglich. Der
      exakte Mechanismus, mit dem die A-Bewegung erfolgt ist
      weitgehend unbekannt, aber die Energiequelle ist der
      Wasserstoffionengradient durch die Zytoplasmamembran der von
      dem Motorkomplex, bestehend aus den Proteinen AglRQS, genutzt
      wird. Eines der derzeit zwei verschiedenen Modelle für das
      A-Bewegungssystem sieht vor, dass die beteiligten Proteine in
      mehreren Proteinkomplexen (FAs für „focal adhesion“-Komplexe)
      organisiert sind, die entlang der Längsachse der Stäbchen
      verteilt sind und während der Vorwärtsbewegung der Zellen mit
      der Oberfläche des Medium fest verbunden bleiben. Das andere
      Model basiert auf der Existenz eines helikalen Motors, der
      für die A-Bewegung verantwortlich ist. Basierend auf dem
      ersten Model wurde vermutet, dass die FAs vom Zytoplasma bis
      zur Oberfläche des Mediums alle subzellulären Kompartimente
      der Zelle umspannen. Bisher konnten erst wenige Proteine
      identifiziert werden, die in FAs lokalisieren (z.B. AglZ),
      aber darunter keine Proteine der äußeren Membran. In dieser
      Arbeit wurde die Funktion der vier Proteine GltK, GltB, GltA
      und GltC, zuvor bekannt als essentielle Proteine des
      A-Bewegungssystems, untersucht. Bioinformatorische
      Vorhersagen wiesen darauf hin, dass diese Proteine sowohl im
      Periplasma als auch in der äußeren Membran lokalisieren
      könnten, somit erschienen diese Proteine als interessante
      Kandidaten, potentiell zuständig für die Verbindung der FAs
      zu der Mediumsoberfläche. Durch zahlreiche experimentelle
      Ansätze konnte nicht nur gezeigt werden, dass sich die
      Proteine GltB, GltA und GltC gegenseitig stabilisieren,
      sondern darüber hinaus auch miteinander interagieren und
      vermutlich einen Komplex im Periplasma und der äußeren
      Membran bilden. Kolokalisationsstudien mit dem Protein AglZ
      zeigten, daß GltB und GltA mit AglZ kolokalisieren und somit
      ebenfalls in FAs lokalisieren. Darüber hinaus konnte gezeigt
      werden, dass alle vier Proteine GltK, GltB, GltA und GltC
      essentiell für die Assemblierung der FAs sind. Vice versa,
      ist die Lokalisierung von GltB und GltA in den FAs abhängig
      von anderen Komponenten der FAs, wie z.B. AglZ, AglQ und
      MglA. Somit kann man abschließend sagen, dass durch die
      vorliegende Arbeit die Identifizierung des ersten
      Unterkomplex der äußeren Membran, der essentiell für das
      A-Bewegungssystem von M. xanthus ist, gelungen ist.
description: Myxococcus xanthus is a rod-shaped,
      Gram-negative bacterium that has two different motility
      systems: the A- and the S-motility system. A-motility allows
      the movement of single cells, while S-motility is cell-cell
      contact-dependent and is similar to twitching motility in
      other bacteria. If genes of one of the motility systems are
      deleted, cells remain motile by the means of the remaining
      system. The exact mechanism of A-motility is not known,
      however it has been shown to be powered by the H+ gradient
      across the cytoplasmic membrane through the AglRQS motor
      complex. One of the current A-motility models suggests that
      proteins involved in this system localize to multiple protein
      complexes referred to as FAs (Focal Adhesions) that are
      distributed along the cell body and fixed to the substratum
      in moving cells while a second model suggest a helical motor
      model. The FAs were suggested to span all subcellular
      compartments close to the gliding surface. So far, only few
      proteins essential for A-motility were found to localize to
      FAs. Notably, proteins localizing to the outer membrane have
      so far not been identified as components of FAs. In this
      study, the function of four proteins that were previously
      identified as essential for A-motility, GltK, GltB, GltA and
      GltC was investigated. Bioinformatic predictions suggested
      that these four proteins localize to the periplasm and outer
      membrane making them interesting to study as potential
      candidates for anchoring FAs to the substratum. It was
      demonstrated that GltB, GltA and GltC are dependent on each
      other for stability. Furthermore, interaction studies and
      fractionation analysis strongly indicate that these three
      A-motility proteins form a complex in the periplasm and outer
      membrane. Colocalization studies with AglZ revealed that GltB
      and GltA localize to FAs. Moreover, our analyses on protein
      localization demonstrate that GltK, GltB, GltA and GltC are
      essential for the assembly of FAs. Vice versa, GltB and GltA
      incorporation in to FAs depends on other components of FAs
      including AglZ, AglQ and MglA. Thus, our experiments
      uncovered the first outer membrane subcomplex essential for
      the formation of FAs involved in A-motility in M.
      xanthus.