Biochemical characterization and ligand identification of Pseudomonas aeruginosa lectins and their orthologs in other pathogenic bacteria

Abstract

Carbohydrates and their binding proteins (Lectins) play important role in all living organisms and the development of new analytical technologies in the past few years allowed us to partially decipher the significance of carbohydrates in biology. Moreover, the role of lectins in pathogenicity was pointed out in the last decade, revealing that lectins play a crucial role in bacterial infection through, for example, virulence and adherence to the host as well as in biofilm formation. In this work, various biophysical and structural techniques were employed to identify anti-biofilm agents for human-opportunistic, Gram-negative bacterium pathogens, such as Pseudomonas aeruginosa and Burkholderia cenocepacia, by targeting their lectins and studying the binding properties of lectin blockers upon binding on their desired target. Furthermore, a new lectin (PllA) from the entomopathogenic bacterium Photorhabdus luminescens was characterized; this resulted in a new tool for lectinology and biomedical research, as a probe for detecting α-galactoside-terminating glycoconjugates.

Kohlenhydrate und dessen Bindeproteine (Lektine) spielen eine wichtige Rolle in allen Lebewesen. Durch die Entwicklung von neuen analytischen Verfahren wird die Bedeutsamkeit von Kohlenhydraten in der Biologie ersichtlich. Es zeigt sich, dass Lektine bei der Pathogenität durch Bakterien in Bezug auf die Virulenz, Haftfestigkeit und deren Eigenschaft zur Biofilmbildung eine wesentliche Rolle spielen. In dieser Arbeit wurden verschiedene biophysikalische und strukturelle Techniken angewendet, um Biofilm verhindernde Wirkstoffe gegen opportunistische Erreger, wie den Gram-negativen Bakterien Pseudomonas aeruginosa und Burkholderia cenocepacia, zu erforschen. Dazu wurden die Bindeeigenschaften der Lektinblocker an entsprechenden Zielen untersucht. Außerdem wurde ein neues Lektin (PIIA) vom entomopathogenen Bakterium Photorhabdus luminescens charakterisiert. Es bindet an α-Galactoside und kann zur Erkennung von Glykokonjugaten in der Lektinology und in der biomedizinischen Forschung eingesetzt werden.