TY  - JOUR
A1  - Rubio-Cosials, Anna
A1  - Schulz, Eike C.
A1  - Lambertsen, Lotte
A1  - Smyshlyaev, Georgy
A1  - Rojas-Cordova, Carlos
A1  - Forslund, Kristoffer
A1  - Karaca, Ezgi
A1  - Bebel, Aleksandra
A1  - Bork, Peer
A1  - Barabas, Orsolya
T1  - Transposase-DNA Complex Structures Reveal Mechanisms for Conjugative Transposition of Antibiotic Resistance
JF  - Cell
N2  - Conjugative transposition drives the emergence of multidrug resistance in diverse bacterial pathogens, yet the mechanisms are poorly characterized. The Tn1549 conjugative transposon propagates resistance to the antibiotic vancomycin used for severe drug-resistant infections. Here, we present four high-resolution structures of the conserved Y-transposase of Tn1549 complexed with circular transposon DNA intermediates. The structures reveal individual transposition steps and explain how specific DNA distortion and cleavage mechanisms enable DNA strand exchange with an absolute minimum homology requirement. This appears to uniquely allow Tn916-like conjugative transposons to bypass DNA homology and insert into diverse genomic sites, expanding gene transfer. We further uncover a structural regulatory mechanism that prevents premature cleavage of the transposon DNA before a suitable target DNA is found and generate a peptide antagonist that interferes with the transposase-DNA structure to block transposition. Our results reveal mechanistic principles of conjugative transposition that could help control the spread of antibiotic resistance genes.
KW  - DNA complex
KW  - crystallography
KW  - Tn1549 transposon
KW  - Tn916-like transposon family
KW  - conjugative transposition
KW  - tyrosine recombinase
KW  - antibiotic resistance
KW  - gene transfer
KW  - vancomycin
KW  - multidrug-resistant bacteria
Y1  - 2018
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-227085
VL  - 173
IS  - 1
ER  - 
TY  - INPR
A1  - Englert, Lukas
A1  - Stoy, Andreas
A1  - Arrowsmith, Merle
A1  - Müssig, Jonas H.
A1  - Thaler, Melanie
A1  - Deißenberger, Andrea
A1  - Häfner, Alena
A1  - Böhnke, Julian
A1  - Hupp, Florian
A1  - Seufert, Jens
A1  - Mies, Jan
A1  - Damme, Alexander
A1  - Dellermann, Theresa
A1  - Hammond, Kai
A1  - Kupfer, Thomas
A1  - Radacki, Krzysztof
A1  - Thiess, Torsten
A1  - Braunschweig, Holger
T1  - Stable Lewis Base Adducts of Tetrahalodiboranes: Synthetic Methods and Structural Diversity
T2  - Chemistry - A European Journal
N2  - A series of 22 new bis(phosphine), bis(carbene) and bis(isonitrile) tetrahalodiborane adducts has been synthesized, either by direct adduct formation with highly sensitive B2X4 precursors (X = Cl, Br, I) or by ligand exchange at stable B2X4(SMe2)2 precursors (X = Cl, Br) with labile dimethylsulfide ligands. The isolated compounds have been fully characterized using NMR spectroscopic, (C,H,N)- elemental and, for 20 of these compounds, X-ray crystallographic analysis, revealing an unexpected variation in the bonding motifs. Besides the classical B2X4L2 diborane(6) adducts, some of the more sterically demanding carbene ligands induce a halide displacement leading to the first halide-bridged monocationic diboron species, [B2X3L2]A (A = BCl4, Br, I). Furthermore, low-temperature 1:1 reactions of B2Cl4 with sterically demanding N-heterocyclic carbenes led to the formation of kinetically unstable mono-adducts, one of which was structurally characterized. A comparison of the NMR and structural data of new and literature-known bis-adducts shows several trends pertaining to the nature of the halides and the stereoelectronic properties of the Lewis bases employed.
KW  - diborane(6)
KW  - Lewis-base adducts
KW  - ligand exchange
KW  - crystallography
KW  - NMR spectroscopy
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-184888
N1  - This is the pre-peer reviewed version of the following article: L. Englert, A. Stoy, M. Arrowsmith, J. H. Muessig, M. Thaler, A. Deißenberger, A. Häfner, J. Böhnke, F. Hupp, J. Seufert, J. Mies, A. Damme, T. Dellermann, K. Hammond, T. Kupfer, K. Radacki, T. Thiess, H. Braunschweig, Chem. Eur. J. 2019, 25, 8612. https://doi.org/10.1002/chem.201901437, which has been published in final form at https://doi.org/10.1002/chem.201901437. This article may be used for non-commercial purposes in accordance with Wiley Terms and Conditions for Use of Self-Archived Versions.
ER  - 
TY  - THES
A1  - Sauer, Florian
T1  - Structural studies on the association of filamentous proteins in the human M-Bands
T1  - Strukturelle Studien zur Zusammenlagerung filamentöser Protein in humanen M-Banden
N2  - Cross-striated muscles enable higher animals to perform directed movements and to create mechanical force. The cells of heart and skeletal muscles consist of myofibrils, serial arrays of the smallest contractile subunits, the sarcomeres. Main components of the sarcomeres are the thin and thick filaments, large protein assemblies consisting of mainly actin (thin filaments) and myosin (thick filaments), whose energy-dependent interaction is responsible for the contraction of sarcomeres and so of the whole muscle. The thin filaments are anchored in the sarcomere bordering Z-discs, while the thick filaments are anchored in the M-bands, traverse structures in the sarcomere center. Electron-microscopic studies revealed that the M-bands consist of regular, lattice-like structures that appear to cross-link the thick filaments. A number of proteins could be identified by immune-fluorescence and biochemical binding studies to be present and interact with each other in the M-bands. These data have been integrated into preliminary models of the M-bands. Detailed knowledge of how these proteins interact with each other in the center of the sarcomeres is, however, largely missing. The current study focuses on the structural characterization of the interactions between the titin, myomesin-1, obscurin and obscurin-like 1 (OBSL1), modular filamentous proteins interacting with each other in the M-bands. The high-resolution crystal structure of the titin M10 – OBSL1 Ig1 complex was solved. The structure and additional biophysical data show that titin and OBSL1 as well as titin and obscurin form stable binary complexes through the formation of a small intermolecular ß-sheet. In contrast to previously characterized intermolecular assemblies of sarcomeric proteins, this sheet is formed between parallel non- homologous ß-strands of the interaction partners. The investigation of disease-related variants of the M10 domain by biophysical methods did not allow to draw unambiguous conclusions on a direct connection between impaired OBSL1/obscurin binding and disease development. Two out of four known M10 variants have effects on the correct domain folding and so interfere with the ability to bind obscurin/OBSL1. The two other known variants displayed however only minor effects on fold and binding affinities. It should therefore be further elucidated whether a direct connection between impaired complex formation and disease development exists. -I- Abstract A direct interaction between titin and myomesin-1 could not be confirmed in vitro. Possible explanations for the different results are discussed. While the consequences of the inability of both proteins to interact are unclear, the further characterization of the putative interacting parts of titin and myomesin-1 led to the discovery of two new potential sites of self-assembly on M-band titin and myomesin-1. The crystal structure of titin M4 showed that this domain can form dimeric assemblies through the formation of a disulfide bridge and an intermolecular metal binding site between residues that are unique to this domain. On myomesin-1, in addition to the described C-terminal interaction site, a potential second site of self-assembly was found in its central Fn3-domain segment. The interacting site was mapped to the predicted Fn3 domain My5. The crystal structure of the domain in its dimeric form showed that the interaction is mediated by a mechanism that has previously not been observed in sarcomeric proteins. Two My5 interact with each other by the mutual exchange of an N-terminal ß-strand which complements the Fn3 fold on the binding partner. This type of interaction can be interpreted as misfolding. However, the position of the interacting domain and its mode of interaction allowed the postulation of a model of how myomesin-1 could be integrated in the M-bands. This model is in good agreement with the electron-microscopic appearance of the M-bands.
N2  - Die quergestreifte Muskulatur befähigt höhere Tiere zur zielgerichteten Bewegung und Ausübung mechanischer Kraft. Herz- und Skelettmuskelzellen bestehen aus Myofibrillen, die wiederum aus aneinandergereihten, kleinen kontrahierenden Untereinheiten, den Sarkomeren aufgebaut sind. Hauptbestandteile der Sarkomere sind die dünnen und dicken Filamente, große Proteinkomplexe die hauptsächlich aus Aktin (dünne Filamente) und Myosin (dicke Filamente) bestehen und deren energieabhängige Interaktion für die Kontraktion der Sarkomere und damit des gesamten Muskels verantwortlich sind. Die dünnen Filamente sind in den Sarkomer-begrenzenden Z-Scheiben und die dicken Filamente in der M-Bande im Zentrum der Sarkomere verankert. Elektronenmikroskopische Studien zeigten, dass die M-Banden aus regelmäßigen, gerüstartigen Strukturen bestehen, die die dicken Filamente querzuvernetzen scheinen. Durch Immunfluoreszenz und Bindungstudien konnte eine Anzahl an Proteinen identifiziert werden, die neben Myosin am Aufbau dieses Gerüsts beteiligt sein könnten. Basierend auf diesen Daten wurden vorläufige Modelle des Aufbaus der M-Banden postuliert. Eine detaillierte Charakterisierung der Interaktionen dieser Proteine auf struktureller Ebene hat bisher jedoch nicht stattgefunden. Die hier präsentierte Arbeit beschäftigt sich mit der strukturellen Charakterisierung der Interaktionen zwischen den Proteinen Titin, Myomesin-1, Obscurin und OBSL1 in den M-Banden von Wirbeltiersarkomeren. Die hochaufgelöste Kristallstruktur des Titin M10 – OBSL1 Komplexes wurde gelöst. Die Struktur und zusätzliche biophysikalische Daten zeigen, dass der C- Terminus von Titin und die N-termini von OBSL1 bzw. Obscurin stabile, binäre Komplexe ausbilden. Im Gegensatz zu schon bekannten Komplexen zwischen Ig- ähnlichen Domänen sarkomerer Proteine, wird die Interaktion hier durch die Ausbildung eines intermolekularen ß-Faltblattes zwischen parallel orientierten ß- Strängen, vermittelt. Die Untersuchung von Varianten der M10 Domäne, die mit der Entwicklung von erblichen Muskelkrankheiten in Zusammenhang gebracht werden, ließen keine eindeutigen Schlussfolgerungen darüber zu, ob ein direkter Zusammenhang zwischen der Beeinträchtigung der Bindung an Obscurin/OBSL1 und der Entwicklung der - III - Zusammenfassung Krankheiten besteht. Zwei der vier bekannten M10 Varianten haben Auswirkungen auf die korrekte Faltung der Domäne, weshalb sie Obscurin und OBSL1 nicht binden können. Die beiden anderen Varianten zeigten jedoch nur geringfügige Auswirkungen auf Faltung und Affinität zu Obscurin und OBSL1. Es sollte daher weiter untersucht werden, ob ein direkter Zusammenhang zwischen der Bindung an Obscurin oder OBSL1 und der Entstehung vor Muskelkrankheiten besteht. Eine direkte Interaktion zwischen Titin und Myomesin-1 in vitro konnte nicht bestätigt werden. Verschiedene Erklärungen die zu den Unterschieden zwischen den hier gezeigten negativen und den an anderer Stelle beschrieben positiven Ergebnissen der Bindungsstudien geführt haben könnten, werden diskutiert. Die Konsequenzen der möglichen ‘Unfähigkeit’ Titins mit Myomesin-1 zu interagieren sind momentan unklar. Die weitere Charakterisierung der vermeintlichen Bindungspartner führte jedoch zur Entdeckung zweier neuer Selbstbindungsstellen auf Titin und Myomesin-1. Die Kristallstruktur der Ig-ähnlichen Domäne M4 von Titin zeigte, dass diese durch einer intermolekularen Disulfidbrücke und einer Zinkkoordinierungsstelle, Dimere bilden kann. Zusätzlich zu der beschrieben C-terminalen, wurde eine mögliche zweite Selbstbindungsstelle auf Myomesin-1 im zentralen Fn3-Domänensegment des Proteins entdeckt. Der für die Bindung verantwortliche Bereich konnte auf die Fn3 Domäne My5 eingegrenzt werden. Die Kristallstruktur der Domäne in ihrer dimeren Form zeigte, dass die Interaktion durch einen zuvor bei Muskelproteinen nicht beschriebenen Mechanismus vermittelt wird. Zwei My5-Domänen interagieren durch den gegenseitigen Austausch eines N-terminalen ß-Stranges, der die Faltung des Bindunspartners komplementiert. Diese Art von Proteininteraktion kann als Resultat der Fehlfaltung der Domäne interpretiert werden. Die Position der interagierenden Domäne und die Art der Interaktion erlaubten es jedoch, ein Modell aufzustellen, das erklären könnte, wie Myomesin-1 in die M-banden eingebaut ist. Dieses Modell stimmt mit dem elektronenmikroskopischen Erscheinungsbild der M-Banden gut überein.
KW  - Muskelkontraktion
KW  - Quergestreifte Muskulatur
KW  - Titin
KW  - Myomesin
KW  - Obscurin
KW  - Röntgenkristallographie
KW  - muscle
KW  - titin
KW  - myomesin
KW  - obscurin
KW  - crystallography
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-72410
N1  - PhD student at EMBL-Hamburg. Supervisor: Dr. Matthias Wilmanns
ER  -