Anschlussprojekte | Sonderprojekte

Förderbeginn 01.07.2007

Potential von Hochdruck für die Quantifizierung von Protein-Protein Interaktionen bei Membranproteinen in vivo

Prof. Dr. Rudi F. Vogel
Technische Universität München
Lehrstuhl für Technische Mikrobiologie

Prof. Dr. Douglas Bartlett
University of California, San Diego
Scripps Institution of Oceanography


Die Struktur und Funktion von Membranproteinen wird vom biophysikalischen Status der Bakterien Membran beeinflusst. Gleichzeitig wird der biophysikalische Status der Membran durch die in sie integrierten Proteine mitbestimmt. Diese starken Interaktionen zwischen Membranlipiden und Membranproteinen werden durch Temperatur und Druck beeinflusst. Hochdruck ist ein wirkungsvolles Werkzeug um den biophysikalischen Status der Membranlipide zu verändern und kann somit für die Untersuchung solcher Interaktionen genutzt werden. In der Arbeitsgruppe von Prof. Vogel wurde eine Expressionskassette auf Basis des Membranproteins ToxR aus Photobacterium profundum konstruiert, um den Effekt von Hochdruck auf die Membranprotein-Interaktionen in Escherichia coli anhand der Expression einer ß-Galaktodidase zu untersuchen. Da ToxR in P. profundum ein Sensor für Hochdruck ist, soll im Rahmen dieses BaCaTec Projektes am USCD bei Prof. Bartlett eine ähnliche Kassette für P. profundum konstruiert werden, damit vergleichende Untersuchungen auch in diesem Organismus gemacht werden können. Auf Grund der langen Erfahrung dieser Gruppe mit P. profundum, können diese Arbeiten am effektivsten in den USA durchgeführt werden.

Abschlussbericht
In diesem Projekt wurde eine Expressionskassette konstruiert und erfolgreich in Photobacterium profundum (ein Tiefsee Bakterium) übertragen, mit der die Auswirkungen von hohem hydrostatischen Druck auf die Expression des membrangebundenen Sensorproteins ToxR untersucht warden konnten. Die wurde in einem Forschungsaufenthalt an der “Scripps Institution of Oceanography” (Prof. Douglas Bartlett) zwischen 15. September und 31. Oktober 2007 erreicht. Diese Zusammenarbeit lieferte die Möglichkeit sowohl für junge als auch erfahrene Wissenschaftler ihre wissenschaftlichen Techniken und Expertisen zwischen Labors grundsätzlich unterschiedlicher Disziplinen auszutauschen, d.h. Lebensmittelmikrobiologie (Hochdruckbehandlung von Lebensmitteln) und der Tiefseeforschung. Die Gemeinsamkeit des Interesses richtete sich hierbei auf die Auswirkungen von Hochdruck auf zelluläre Systeme. In der Folge besuchte eine Wissenschaftlerin aus San Diego die TU-München, um dort die Möglichkeiten zur Hochdruckmikroskopie zu nützen. Diese Arbeiten waren die Basis für eine Reihe wissenschaftlicher Publikationen und Kongressbeiträge.

1. Vogel, R. F., Linke, K., Teichert, H., Ehrmann, M. A. 2008. High pressure modulated transport and signalling functions of membrane proteins in models and in vivo. J. Phys.: Conf. Ser. 121 Volume 121 (2008) 112005
2. Vogel, R. F., Ehrmann, M. A. 2008. High pressure sensitive molecular targets in bacteria. Book of Abstracts, VAAM, 9.-11.3.2008, Frankfurt, FGB 03
3. Vogel, R. F., Teichert, H., Linke, K., Periasamy, N., Winter, R., Ehrmann, M. A. 2008. High pressure modulated transport and signaling functions of membrane proteins in model systems and in vivo. Book of Abstracts, VAAM, 9.-11.3.2008, Frankfurt, B0086
4. Linke, K., Periasamy, N., Ehrmann, M. A., Winter, R., and Vogel, R. F. 2008. Influence of pressure on the dimerization of membrane proteins with different transmembrane segments, Appl. Environ. Microbiol. 74, 7821-7823.
5. Vogel, R. F., Linke, K., Teichert, H., Periasamy, N., Ehrmann, M., Winter, R. 2008, High pressure modulated transport and signalling functions of membrane proteins. Conference Proceedings, High Pressure Bioscience and Biotechnology, 14.-17.9.2008, San Diego.
6. Eloe, E. A., Lauro, F. M., Vogel, R. F., and Bartlett, D. H. 2008. The deep-sea bacterium Photobacterium profundum SS9 utilizes separate flagellar systems for swimming and swarming under high pressure conditions. Appl. Environ. Microbiol. 74, 6298-6305.