title: Insights into assembly of the type IVa pilus machine in Myxococcus xanthus
title: Einblicke in die Assemblierung der Typ IVa pilus Machine in Myxococcus xanthus
titleType: AlternativeTitle
Creators: name: Herfurth, Marco André
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2023
Subjects: Life sciences
Biowissenschaften, Biologie

description: Typ IVa pili (T4aP) sind weiteverbreitete und vielseitige, bakterielle Zelloberflächen Strukturen,
die zu Motilität, Adhesion, Biofilm Bildung und Virulenz beitragen. Ihrer Funktionsweise basiert
auf der Eigenschaft Zyklen von Verlängerung/Adhäsion/Rückzug zu durchlaufen, die von einer
Zellhülle umspannenden T4aP Maschine angetrieben werden. Der Aufbau der T4aP Maschine
in Myxococcus xanthus erfolgt von außen nach innen und beginnt mit dem Einbau des
secretins PilQ in die äußere Membran, welches dann periplasmatische Protein und
Komponenten aus der inneren Membran und dem Zytoplasma rekrutiert. Zusätzlich initiiert ein
Komplex aus Minor Pilinen und PilY1 die Verlängerung von T4aP und befindet sich ebenfalls
an der Spitze des Pilus, wo der Komplex Adhäsion ermöglicht.
Hier fokussieren wir uns auf den Aufbau der bipolaren T4aP Maschine in dem
stäbchenförmigen Bakterium M. xanthus. Das Genom von M. xanthus codiert für drei Sätze
von Minor Pilinen und PilY1. Hierbei haben wir festgestellt, dass eines dieser Gen Cluster ein
nicht-kanonisches Cytochrom c enthält, welches wir TfcP genannt haben. Während TfcP ein
unüblich niedriges Redox-Potential besitzt, welches eine Funktion im Stoffwechsel
unwahrscheinlich macht, ist TfcP bedingt essenziell für T4aP abhängige Motilität, weil es die
Akkumulation von PilY1.1 in Gegenwart von niedrigen Calcium Konzentrationen erlaubt. Wir
schlagen vor, dass TfcP die Spanne an Calcium Konzentrationen, in denen PilY1.1 funktional
ist, erweitert und dadurch dessen Funktion robuster gegeben über Änderungen in der Umwelt
macht.
Als nächstes untersuchen wir den Aufbau neuer T4aP Maschinen an den neuen Zellpolen
nach der Zellteilung. Wir zeigen, dass PilQ während der Zytokinese an den entstehenden
Polen rekrutiert wird, aber hauptsächlich nach Abschluss der Zytokinese an den neuen Polen
rekrutiert wird. Diese Rekrutierung hängt von den peptidoglykanbindenden AMIN-Domänen
von PilQ ab, und wir schlagen vor, dass dieser Mechanismus für Secretins mit AMIN-Domänen
im Allgemeinen gilt. Darüber hinaus rekrutiert PilQ vorübergehend das Pilotin Tgl an den
entstehenden und neuen Polen, was dann die Multimerisierung von PilQ in der äußeren
Membran induziert. Wir vermuten, dass die vorübergehende Interaktion zwischen PilQ und Tgl
durch die ungefaltete β-Lippe von PilQ vermittelt wird, die in die äußere Membran integriert ist.
Zusätzlich haben wir herausgefunden, dass die Diguanyletcyclase DmxA für den
symmetrischen Aufbau des T4aP-Mechanismus an den neuen Zellpolen nach der Zytokinese
wichtig ist. In Abwesenheit von DmxA zeigen die Zellen eine fehlerhafte Zellpolarität und eine
sehr heterogene polare Lokalisierung des T4aP-Machine. DmxA wird kurz vor Abschluss der
Zytokinese von Komponenten des Divisoms an der Teilungsstelle rekrutiert und erhöht rasch
den zellulären c-di-GMP-Spiegel. Wir vermuten, dass dieser Anstieg von c-di-GMP die
symmetrische Bildung/Verteilung von polaren Landmarken an den neuen Zellpolen reguliert. 
Schließlich haben wir ein detailliertes Protokoll für die Anwendung des auf MiniTurboID
basierenden Proximity Labelings in M. xanthus erstellt. Wir wenden dieses Protokoll auf den
Regulator MglA an und nutzen das Proximity Labeling, um das bedingte Interaktom von MglA
zu vergleichen.