Amylase MalS und Protease DegP aus Escherichia coli: Faltung und Abbau unter Kontrolle der Temperatur
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Zusammenfassung
In contrast to protein folding in the cytoplasm of Escherichia coli the folding of proteins in the periplasm is insufficiently examined and not well understood. Only some folding catalysts and a few specialized chaperones are identified so far. Nothing is known about the existence of a general molecular chaperone.
In this work periplasmic amylase MalS was used as a model system to study the folding path and conditions of periplasmic proteins. Formation of two disulfide bonds is a prerequisite for proper folding of MalS. Disulfidebond formation is catalyzed in the periplasm by the disulfideoxidase DsbA. In absence of DsbA folding of MalS is inefficent at temperatures above 30 °C. Reduced MalS is degraded efficiently by the periplasmic protease DegP. At temperatures below 30 °C folding in absence of DsbA is much more efficient but dependent on the protease DegP. These in vivo results were completed by in vitro experiments using the purified compounds. The results revealed that protease DegP has chaperone activity at low temperatures. At elevated temperatures the protease activity is overriding the chaperone. Thus protease DegP is a bifunctional protein. As a central player it has to decide between two contrary solutions for proteins in trouble: folding or degradation!
Zusammenfassung in einer weiteren Sprache
Im Gegensatz zur Faltung von Proteinen im Cytoplasma von Escherichia coli ist die Faltung von periplasmatischen Proteinen noch ungenügend untersucht und kaum verstanden. Es wurden bislang nur Faltungskatalysatoren und wenige spezifische Chaperone identifiziert. Über das Vorkommen allgemeiner Chaperone ist noch nichts bekannt. Anhand eines Modellproteins, der periplasmatischen Amylase MalS, wurde der Faltungsablauf und die Faltungsbedingungen von Proteinen im Periplasma von Escherichia coli näher untersucht. Dabei hat sich gezeigt, daß die Faltung von MalS von der Ausbildung zweier Disulfidbrücken abhängt. Die Ausbildung von Disulfidbrücken in periplasmatischen Proteinen wird durch die Disulfidbrückenoxidase DsbA katalysiert. In Abwesenheit von DsbA ist die Faltung von MalS bei Temperaturen oberhalb 30 °C stark verschlechtert. Die Ausbildung der Disulfidbrücken ist sehr ineffizient und es findet ein schneller Abbau des reduzierten MalS statt. Für diesen Abbau verantwortlich, konnte die periplasmatische Protease DegP identifiziert werden. Bei Temperaturen unterhalb 30 °C ist in Abwesenheit von DsbA die Faltung von MalS wesentlich effizienter, jedoch zugleich von der Protease DegP abhängig. Die Untersuchungen wurden in vivo durchgeführt und nach der Reinigung aller beteiligten Komponenten durch in vitro Experimente ergänzt. Hierdurch hat sich gezeigt, daß die Protease DegP bei niedrigen Temperaturen eine Chaperonaktivität besitzt, die bei höheren Temperaturen durch die Proteaseaktivität überlagert wird. Die Protease DegP ist somit ein bifunktionelles Protein, das als zentrale Komponente über das Schicksal falsch gefalteter Proteine im Periplasma entscheidet und zwischen zwei konträren Wegen entscheiden muß: Faltung oder Abbau!
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ISO 690
SPIESS, Christoph, 1999. Amylase MalS und Protease DegP aus Escherichia coli: Faltung und Abbau unter Kontrolle der Temperatur [Dissertation]. Konstanz: University of KonstanzBibTex
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