thesis

Methioninaufnahme und -export in Corynebacterium glutamicum

Abstract

Methioninaufnahme und -export in Corynebacterium glutamicum. Die Untersuchung der Methioninaufnahme in C. glutamicum führte zur Charakterisierung von zwei Aufnahmesystemen. Bei dem ersten Transporter handelt es sich um ein hoch-affines System mit einem Km von ca. 0,1 µM und einer Vmax von ca. 0,7 nmol/min (mg TG). Datenbank-Analysen mit dem E. coli Methioninaufnahmesystem MetD als Vorlage führten zur Identifizierung der Gene metI, metN und metQ in C. glutamicum. Die Expression dieses Genclusters, das einen ABC-Transporter für Methionin kodiert, wird durch den Repressor McbR reguliert. Das zweite Aufnahmesystem ist mittel-affin mit einem Km von ca. 88 µM und einer Vmax von ca. 1,65 nmol/min (mg TG). Dieser Methioninimporter, der analog zu E. coli MetP genannt wurde, konnte im metNI-Deletionsstamm charakterisiert werden. Da die Methioninaufnahme über MetP Na+-abhängig ist, handelt es sich um einen sekundären Transporter, der sowohl durch Alanin, Leucin, Isoleucin, Valin als auch Cystein im Überschuss gehemmt wird. Das metP-Gen gehört nicht zum McbR-Regulon. Um den Methioninexport in C. glutamicum zu charakterisieren, wurde ein Beladungssystem mit L-Methionin-haltigen Dipeptiden etabliert. Dabei wurde das Dipeptid von der Zelle aufgenommen und im Cytoplasma hydrolysiert, was zu einem sehr starken Anstieg der internen Methioninkonzentration führte. Anschließend nahm die zellinterne Methioninkonzentration wieder ab. Es wurde gezeigt, dass BrnFE das Haupt-Exportsystem für Methionin ist, wobei die Expression von brnFE von der zellinternen Methioninkonzentration abhängt. Da im brnE-Deletionsstamm noch Methioninexport zu sehen war, wurde ein weiterer Exporter angenommen. Cgl0944, das durch DEUTENBERG (2003) bei einer Genexpressionsanalyse identifiziert wurde, konnte als Methioninexporter ausgeschlossen werden. Eigene Analysen zeigten, dass der zweite Exporter nicht sekundär aktiv ist und seine Aktivität durch die externe Osmolalität beeinflusst wird. Das entsprechende Gen ist zudem nicht expressionsreguliert. Im Rahmen dieser Arbeit konnte außerdem das Vorhandensein von extrazellulären, Membran- oder Zellwand-gebundenen Hydrolasen nachgewiesen werden, die Dipeptide spalten

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