@article{BarcenaUribarriTheinMaieretal.2013,
  author    = {B{\´a}rcena-Uribarri, Iv{\´a}n and Thein, Marcus and Maier, Elke and Bonde, Mari and Bergstr{\"o}m, Sven and Benz, Roland},
  title     = {Use of Nonelectrolytes Reveals the Channel Size and Oligomeric Constitution of the Borrelia burgdorferi P66 Porin},
  series = {PLoS ONE},
  volume    = {8},
  journal   = {PLoS ONE},
  number    = {11},
  doi       = {10.1371/journal.pone.0078272},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-129965},
  pages     = {e78272},
  year      = {2013},
  abstract  = {In the Lyme disease spirochete Borrelia burgdorferi, the outer membrane protein P66 is capable of pore formation with an atypical high single-channel conductance of 11 nS in 1 M KCl, which suggested that it could have a larger diameter than 'normal' Gram-negative bacterial porins. We studied the diameter of the P66 channel by analyzing its single-channel conductance in black lipid bilayers in the presence of different nonelectrolytes with known hydrodynamic radii. We calculated the filling of the channel with these nonelectrolytes and the results suggested that nonelectrolytes (NEs) with hydrodynamic radii of 0.34 nm or smaller pass through the pore, whereas neutral molecules with greater radii only partially filled the channel or were not able to enter it at all. The diameter of the entrance of the P66 channel was determined to be \(\leq\)1.9 nm and the channel has a central constriction of about 0.8 nm. The size of the channel appeared to be symmetrical as judged from one-sidedness of addition of NEs. Furthermore, the P66-induced membrane conductance could be blocked by 80-90\% by the addition of the nonelectrolytes PEG 400, PEG 600 and maltohexaose to the aqueous phase in the low millimolar range. The analysis of the power density spectra of ion current through P66 after blockage with these NEs revealed no chemical reaction responsible for channel block. Interestingly, the blockage of the single-channel conductance of P66 by these NEs occurred in about eight subconductance states, indicating that the P66 channel could be an oligomer of about eight individual channels. The organization of P66 as a possible octamer was confirmed by Blue Native PAGE and immunoblot analysis, which both demonstrated that P66 forms a complex with a mass of approximately 460 kDa. Two dimension SDS PAGE revealed that P66 is the only polypeptide in the complex.},
  language  = {en}
}
@article{TheinBondeBunikisetal.2012,
  author    = {Thein, Marcus and Bonde, Mari and Bunikis, Ignas and Denker, Katrin and Sickmann, Albert and Bergstr{\"o}m, Sven and Benz, Roland},
  title     = {DipA, a Pore-Forming Protein in the Outer Membrane of Lyme Disease Spirochetes Exhibits Specificity for the Permeation of Dicarboxylates},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-75809},
  year      = {2012},
  abstract  = {Lyme disease Borreliae are highly dependent on the uptake of nutrients provided by their hosts. Our study describes the identification of a 36 kDa protein that functions as putative dicarboxylate-specific porin in the outer membrane of Lyme disease Borrelia. The protein was purified by hydroxyapatite chromatography from Borrelia burgdorferi B31 and designated as DipA, for dicarboxylate-specific porin A. DipA was partially sequenced, and corresponding genes were identified in the genomes of B. burgdorferi B31, Borrelia garinii PBi and Borrelia afzelii PKo. DipA exhibits high homology to the Oms38 porins of relapsing fever Borreliae. B. burgdorferi DipA was characterized using the black lipid bilayer assay. The protein has a singlechannel conductance of 50 pS in 1 M KCl, is slightly selective for anions with a permeability ratio for cations over anions of 0.57 in KCl and is not voltage-dependent. The channel could be partly blocked by different di- and tricarboxylic anions. Particular high stability constants up to about 28,000 l/mol (in 0.1 M KCl) were obtained among the 11 tested anions for oxaloacetate, 2-oxoglutarate and citrate. The results imply that DipA forms a porin specific for dicarboxylates which may play an important role for the uptake of specific nutrients in different Borrelia species.},
  subject      = {Medizin},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Thein2009,
  author    = {Thein, Marcus},
  title     = {Porins of Lyme Disease and Relapsing Fever Spirochetes},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-35158},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {Die Gattung Borrelia geh{\"o}rt zur Abteilung der Spiroch{\"a}ten, einem alten Zweig der Bakteriendom{\"a}ne, der nur entfernt mit Gram-negativen Bakterien verwandt ist. S{\"a}mtliche Arten dieser Gattung sind obligate Parasiten. Borrelien k{\"o}nnen in die Erreger zweier humaner Krankheiten eingeteilt werden: die Lyme-Borreliose und das R{\"u}ckfallfieber. Borrelien besitzen mit 0.91 Mb ein sehr kleines Chromosom und sind daher in ihren metabolischen F{\"a}higkeiten eingeschr{\"a}nkt. Folglich ist das {\"U}berleben s{\"a}mtlicher Borrelienarten absolut abh{\"a}ngig von N{\"a}hrstoffen, die von ihren Wirten bereitgestellt werden. Der Transport dieser N{\"a}hrstoffe und anderer Molek{\"u}le {\"u}ber die {\"a}ußere Membran wird durch porenformende Proteine, so genannte Porine erm{\"o}glicht. Porine sind wassergef{\"u}llte Kan{\"a}le, die in zwei Klassen unterteilt werden k{\"o}nnen: allgemeine Diffusionsporen und substratspezifische Porine. Aus dem Lyme-Borreliose Erreger Borrelia burgdorferi wurden bisher drei mutmaßliche Porine charakterisiert und beschrieben: P13, Oms28 und P66. Demgegen{\"u}ber sind die Kenntnisse {\"u}ber Porine in R{\"u}ckfallfieberarten rudiment{\"a}r und es wurde bisher noch kein einziges Porin f{\"u}r Vertreter dieser Krankheit identifiziert. Unter Ber{\"u}cksichtigung dieses Hintergrunds war die allgemeine Zielsetzung dieser Arbeit, einen Einblick in die Porinzusammensetzung von sowohl Lyme Borreliose- als auch R{\"u}ckfallfieber-Spiroch{\"a}ten zu erlangen. Dieses Ziel konnte erreicht werden, indem Porine aus den Außenmembranen von Borrelien isoliert und identifiziert wurden und anschließend biophysikalisch in k{\"u}nstlichen Lipidmembranen charakterisiert wurden. Ein Kapitel dieser Arbeit beschreibt die Identifizierung und Charakterisierung des ersten Porins aus R{\"u}ckfallfiebererregern. Das porenformende Protein wurde aus den Außenmembranen von Borrelia duttonii, Borrelia hermsii und Borrelia recurrentis isoliert und Oms38 genannt, f{\"u}r „outer membrane-spanning protein of 38 kDa". Die biophysikalische Charakterisierung mit der „black lipid bilayer" Methode zeigte, dass Oms38 kleine, wassergef{\"u}llte Kan{\"a}le mit einer Einzelkanalleitf{\"a}higkeit von 80 pS in 1 M KCl bildet. Diese Kan{\"a}le sind nicht spannungsabh{\"a}ngig und leicht selektiv f{\"u}r Anionen mit einem Permeabilit{\"a}tsverh{\"a}ltnis von Kationen zu Anionen von 0,41 in KCl. Ein homologes Protein zu Oms38 wurde in den Lyme Borreliose Erregern Borrelia burgdorferi, Borrelia garinii und Borrelia afzelii identifiziert. Das porenformende Protein dieser Arten weist eine hohe Sequenzhomologie zu Oms38 auf und zeigt {\"a}hnliche biophysikalische Eigenschaften, das heißt es formt Poren von 50 pS in 1 M KCl. Durch Titrationsexperimente konnte gezeigt werden, dass die Pore teilweise durch Dicarboxylate blockiert werden kann. Eine Auswertung dieser Versuche legte nahe, dass dieses Protein keine allgemeine Diffusionspore darstellt, sondern einen Kanal mit einer spezifischen Bindestelle f{\"u}r diese Komponenten. Daher wurde dieses Porin DipA genannt, was f{\"u}r „dicarboxylate-specific porin A" steht. In einer anderen Versuchsreihe wurde gezeigt, dass das Porin P66 sowohl in Lyme Borreliose Erregern als auch in R{\"u}ckfallfieberarten vorhanden ist. Hierf{\"u}r wurden die Außenmembranen der Lyme Borreliose Erreger Borrelia burgdorferi, Borrelia afzelii und Borrelia garinii und der R{\"u}ckfallfieberarten Borrelia duttonii, Borrelia recurrentis und Borrelia hermsii genauer untersucht. Mit Ausnahme des P66 Homologs von Borrelia hermsii rekonstituierten P66 Proteine aus allen Arten sehr aktiv in k{\"u}nstliche Membranen und formten Poren zwischen 9 und 11 nS in 1 M KCl. Die biophysikalischen Eigenschaften der Homologe wurden in Experimenten mit „black lipid bilayer" Membranen ausf{\"u}hrlich verglichen. Des Weiteren wurden Porendurchmesser und Konstitution des Borrelia burgdorferi Porins P66 genau untersucht. Hierf{\"u}r wurde die P66 Einzelkanalleitf{\"a}higkeit in Anwesenheit von verschiedenen Nichtelektrolyten in k{\"u}nstlichen Lipidmembranen analysiert. Der effektive Durchmesser des P66 Wasserlumens wurde auf ~1.9 nm bestimmt. Dar{\"u}ber hinaus konnte P66 mit bestimmten Nichtelektrolyten wie PEG 400, PEG 600 und Maltohexaose blockiert werden. Weitere Blockierungsexperimente auf Einzelkanalebene deckten sieben Unterzust{\"a}nde von P66 auf, die auf ein P66 Heptamer schließen ließen. Dieser heptamere Charakter konnte durch Blue native PAGE Analysen best{\"a}tigt werden. Zusammenfassend beschreibt diese Dissertation detaillierte biochemische und biophysikalische Untersuchungen von Porinen aus sowohl Lyme Borreliose- als auch R{\"u}ckfallfieber-Borrelien. Erkenntnisse aus dieser Arbeit bringen das Verstehen der N{\"a}hrstoffaufnahme {\"u}ber Außenmembranen dieser streng wirtsabh{\"a}ngigen, pathogenen Spiroch{\"a}ten einen großen Schritt vorw{\"a}rts. Ein fundiertes Wissen {\"u}ber oberfl{\"a}chenexponierte Proteine wie Porine ist Vorraussetzung f{\"u}r die Herstellung erfolgreicher Impfstoffe und Therapeutika gegen die von Borrelien verursachten Krankheiten.},
  subject      = {Porin},
  language  = {en}
}