@phdthesis{Schaer2006,
  author    = {Sch{\"a}r, Jennifer},
  title     = {Molekulare Charakterisierung der Response-Regulatoren ArsR (HP0166), HP1043 und HP1021 von Helicobacter pylori},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-21855},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2006},
  abstract  = {Bakterien m{\"u}ssen st{\"a}ndig in der Lage sein auf Ver{\"a}nderungen in ihrer Umwelt reagieren zu k{\"o}nnen. Zur Wahrnehmung dieser Ver{\"a}nderungen haben sich unterschiedliche Signaltransduktionssysteme entwickelt. Ein weit verbreiteter und gut charakterisierter Mechanismus zur Signaltransduktion sind die so genannten Zwei-Komponentensysteme. Im Genom von H. pylori konnten nur wenige Bestandteile von Zwei-Komponentensystemen identifiziert werden. Dazu z{\"a}hlen neben dem Chemotaxis-System lediglich drei Histidin-Kinasen, ArsS, CrdS und FlgS, und f{\"u}nf Response-Regulatoren HP1021, HP1043, ArsR, CrdR und FlgR, die vermutlich Transkriptions-regulatorische Funktionen haben. Zwei der Response-Regulatoren, HP1043 und ArsR als essentiell f{\"u}r das {\"U}berleben von H. pylori, w{\"a}hrend HP1021 einen deutlichen Einfluss auf das Zellwachstum hat, da ein Wachstums-Defekt zu erkennen ist, wenn das entsprechende Gen hp1021 deletiert wird. Eine Deletion von arsS, dem Gen der zugeh{\"o}rigen Histidin-Kinase von ArsR, hat unter Standard-Wachstumsbedingungen keine Auswirkung auf das Zellwachstum von H. pylori. Diese Beobachtung spricht f{\"u}r die Hypothese, dass der Response-Regulator ArsR die Transkription zweier unterschiedlicher Sets von Zielgenen kontrolliert. Demzufolge reguliert der Response-Regulator ArsR nach S{\"a}ure-induzierter Phosphorylierung durch ArsS die Transkription von Genen, die zur S{\"a}ureresistenz beitragen, w{\"a}hrend ArsR im nicht-phosphorylierten Zustand die Transkription von weiteren Zielgenen kontrolliert, von denen mindestens eines f{\"u}r das Zellwachstum essentiell sein sollte. Das durch ArsR~P kontrollierte Regulon konnte bereits weitgehend charakterisiert werden allerdings sind die Zielgene des unphosphorylierten Regulators bislang unbekannt. In der vorliegenden Arbeit konnte die zuvor beschriebene Hypothese best{\"a}tigt werden, da gezeigt wurde, dass ein Derivat von ArsR, mit einer Mutation der Phosphorylierungsstelle D52 zu N52, das wildtypische Protein bez{\"u}glich des Zellwachstums unter Standardbedingungen funktionell ersetzen kann. F{\"u}r die Response-Regulatoren HP1021 und HP1043 konnte bislang keine zugeh{\"o}rige Histidin-Kinase identifiziert werden und interessanterweise findet man in der Receiver-Dom{\"a}ne dieser Response-Regulatoren atypische Abweichungen von der Konsensus-Sequenz. Um die Bedeutung dieser atypischen Prim{\"a}rsequenzen f{\"u}r die Funktion dieser Response-Regulatoren zu untersuchen wurden mutierte H. pylori-St{\"a}mme konstruiert, die ausschließlich Derivate von HP1021 bzw. HP1043 exprimieren, die in ihrer Receiver-Sequenz der Konsensus-Sequenz entsprachen. Da diese Mutanten sich bez{\"u}glich ihres Zellwachstums nicht vom Wildtyp unterscheiden, konnte nachgewiesen werden, dass die atypischen Receiver-Sequenzen der beiden Response-Regulatoren nicht entscheidend f{\"u}r die Funktionen der Response-Regulatoren sind. Weiterhin konnten Indizien daf{\"u}r gesammelt werden, dass HP1021 und HP1043 hinsichtlich ihrer Aktivierung vermutlich vom {\"u}blichen Zwei-Komponentenparadigma abweichen. Derivate von HP1021 und HP1043 mit Mutationen ihrer putativen atypischen Phosphorylierungsstelle sind in der Lage ihre wildtypischen Pendants hinsichtlich der bekannten Ph{\"a}notypen funktionell zu ersetzen. Somit ist eine Phosphorylierung der Receiver-Dom{\"a}ne dieser Response-Regulatoren keine Voraussetzung f{\"u}r ein normales Zellwachstum von H. pylori. Diese Hypothese wird gest{\"u}tzt durch die Beobachtung, dass ein Ortholog von HP1043 aus C. jejuni CJ0355, das nat{\"u}rlicherweise an der potentiellen Phosphorylierungsstelle einen nicht phosphorylierbaren Aminos{\"a}urerest tr{\"a}gt, HP1043 in seiner Funktion ersetzen kann. Es konnte gezeigt werden, dass in vitro keine Phosphorylierung durch radioaktiv markiertes Acetylphosphat stattfindet und dass ein H. pylori-Stamm mit einer Deletion der Gene pta und ackA, welche Proteine kodieren, die bei der Synthese von zellul{\"a}rem Acetylphosphat ben{\"o}tigt werden, einen normalen Wachstums-Ph{\"a}notyp zeigt. Zus{\"a}tzlich konnten in einer massenspektrometrischen Analyse des Proteins HP1021, welches nach Zweidimensionaler Gelelektrophorese von Gesamtzellproteinlysaten aus H. pylori isoliert wurde, keine Hinweise auf eine Serinphosphorylierung entdeckt werden. Es ist daher fraglich ob in vivo eine funktionell relevante Phosphorylierung stattfindet. Die Mechanismen zur Modulation der Regulator-Aktivit{\"a}t von HP1043 und HP1021 bleiben unklar. In der vorliegenden Arbeit konnte demonstriert werden, dass eine strikte Transkriptionskontrolle nicht f{\"u}r die Zellwachstums-assoziierten Funktionen von HP1021 von Bedeutung ist. Dagegen wurden Hinweise darauf erzielt, dass die Expression von HP1043 auf einem posttranskriptionellen und/oder auf einem posttranslationellen Level reguliert wird. Es waren bislang keine Zielgene von HP1021 bekannt. Durch vergleichende Zweidimensionale Gelelektrophorese der H. pylori St{\"a}mme 26695 und 26695 1021\&\#916; konnten einige potentielle Zielgene des Response-Regulators HP1021 identifiziert werden.},
  subject      = {Helicobacter pylori},
  language  = {de}
}