title: New signalling pathways in Myxococcus xanthus : the discovery of the SgmT/DigR regulon and the investigation of the cellular role of c-di-GMP
title: Neue Signalwege in Myxococcus xanthus : Die Entdeckung des SgmT/DigR-Regulons und die Untersuchung der zellulären Rolle von c-di-GMP
Creators: name: Petters, Tobias
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2012
Subjects: c-di-GMP
GGDEF
Zwei-Komponenten-System
Biowissenschaften, Biologie
Gleitende Bewegung
Gliding motility
Two-component system
Myxococcus xanthus

description: Die extrazelluläre Matrix von
      Myxococcus xanthus ist ein essentieller Bestandteil für ein
      funktionelles Typ-IV-Pili-abhängiges Bewegungssystem sowie
      für den kontrollierten Ablauf des charakteristischen
      Entwicklungs-programms in nährstoffarmer Umgebung. Die
      korrekte Zusammensetzung der extrazellulären Matrix wird über
      Proteine von Zwei-Komponenten-Systemen einschließlich des
      verwaisten Antwortregulators DigR reguliert. Im Rahmen dieser
      Dissertation wurde die verwaiste Hybrid-Histidinkinase SgmT
      charakterisiert und als korrespondierender Partner von DigR
      identifiziert. Neben einer Kinase- und einer Empfängerdomäne
      besitzt SgmT eine N-terminale GAF-Domäne und eine C-terminale
      GGDEF-Domäne. Mit Hilfe genetischer und biochemischer
      Analysen wurde die Funktion der einzelnen Domänen von SgmT
      untersucht, wobei die GAF-Domäne als sensorische Haupteinheit
      fungiert und die Kinaseaktivität von SgmT steuert. Die
      GGDEF-Domäne ist ein Rezeptor für den sekundären Botenstoffs
      c-di-GMP, der SgmT abhängig von dessen Bindung zellulär
      lokalisiert. Desweiteren wurde eine DigR-Bindestelle im
      Promoter von fibA identifiziert, einem Gen, das für eine
      extrazelluläre Matrixprotease kodiert. Die Identifikation
      weiterer DigR-Bindestellen in den Promotorregionen von
      signifikant-regulierten Genen aus vergleichenden
      Transkriptomstudien lässt vermuten, dass das
      SgmT/DigR-Regulon aus Genen besteht, die für sekretierte
      Proteine sowie für Enzyme des Sekundärmetabolismus kodieren.
      Diese Beobachtungen geben Grund zur Annahme, dass SgmT und
      DigR die Zusammensetzung der extrazellulären Matrix direkt
      regulieren, und dass die Funktion von SgmT über zwei
      sensorische Domänen gesteuert wird, wobei die Kinaseaktivität
      durch Ligandenbindung an die GAF-Domäne und die zelluläre
      Lokalisierung von SgmT über die Bindung von c-di-GMP an die
      GGDEF-Domäne reguliert wird. Desweiteren wurden konservierte
      c-di-GMP-abhängige Proteine in M. xanthus identifiziert und
      damit begonnen deren Einfluss auf wichtige zelluläre Prozesse
      hin zu untersuchen. Darüber hinaus wurden erste Erkenntnisse
      gewonnen, dass c-di-GMP möglicherweise an der Koordination
      des Entwicklungsprogramms beteiligt sein könnte.
description: The extracellular matrix of
      Myxococcus xanthus is essential for type IV pili-dependent
      motility and starvation-induced fruiting body formation. The
      composition of the extracellular matrix is regulated by
      proteins of two-component systems including the orphan
      response regulator DigR. In this work I identified and
      characterized the orphan hybrid histidine kinase SgmT as
      corresponding partner of DigR. SgmT contains an N-terminal
      GAF domain and a C-terminal GGDEF domain. Using genetical and
      biochemical analyses the function of each domain was
      addressed. I found that the GAF domain is the primary sensor
      domain, while the GGDEF domain binds the second messenger
      bis-(3′-5′)-cyclic-dimeric-GMP (c-di-GMP) and functions as a
      receptor to spatially sequester SgmT. In addition, a DigR
      binding site has been identified in the promoter of the fibA
      gene, encoding for an abundant extracellular
      matrix-associated zinc-metalloprotease. Comparative
      expression studies in combination with the identified DigR
      binding site allowed the revelation of the SgmT/DigR
      regulon-containing genes, encoding for secreted proteins and
      enzymes involved in secondary metabolite synthesis. These
      findings strongly indicate that: 1.) SgmT/DigR regulates the
      composition of the extracellular matrix and 2.) SgmT activity
      is regulated by two sensor domains with ligand binding to the
      GAF domain resulting in SgmT kinase activation and c-di-GMP
      binding to the GGDEF domain resulting in spatial
      sequestration of SgmT. Additionally, conserved
      c-di-GMP-dependent proteins were identified in M. xanthus and
      I started to investigate their function in important cellular
      processes. Preliminary data show that c-di-GMP participates
      in the regulation of the starvation-induced developmental
      program of M. xanthus.