Biochemische, molekularbiologische und bioinformatische Untersuchungen zum DsrMKJOP-Komplex von <i>Allochromatium vinosum</i>

Abstract

Für die Proteine DsrO und DsrJ konnte die Expression in <i>Allochromatium vinosum</i>, sowie die Lokalisation in der Membran nachgewiesen werden. Für DsrO konnte zudem gezeigt werden, dass das Signalpeptid des Proteins abgespalten wird. Die beiden wahrscheinlich periplasmatischen Proteine DsrO und DsrJ wurden gemeinsam mit dem cytoplasmatischen DsrK in Präparationen aus der Membranfraktion gefunden. Dies weist auf die Bildung eines integralen Membrankomplexes hin. Mit Hilfe von Deletionsmutanten wurde gezeigt, dass die Gene <i>dsrMKJOP</i> absolut essentiell für die Schwefeloxidation in <i>A. vinosum</i> sind. Andere Teilprozesse des Schwefelstoffwechsels, wie etwa die Sulfid- oder Thiosulfatoxidation sind nicht betroffen. Durch Komplementation der <i> &#916;dsrJ</i>-Mutante konnte zudem gezeigt werden, dass in diesem Fall der beobachtete Phänotyp ausschließlich auf die Deletion des <i>dsrJ</i>-Gens zurückzuführen war. Mit Hilfe von BLAST-Suchen in Sequenz-Datenbanken konnten weitere Organismen identifiziert werden, die über <i>dsr</i>-Gene verfügen. Alle diese Organismen verfügen über einen reduktiv- oder oxidativ-dissimilatorischen Schwefelstoffwechsel. Hinsichtlich des Genbestandes gibt es allerdings deutliche Unterschiede zwischen Organismen mit oxidativem und Organismen mit reduktivem Schwefelstoffwechsel. Während z.B. die Gene <i>dsrD</i> und <i>dsrT</i> (mit Ausnahme der Chlorobiaceae) auf Sulfat-/Sulfitreduzierer beschränkt sind, kommen die Gene <i>dsrEFH</i> und <i>L</i> ausschließlich bei Sulfidoxidierern vor. Die Gene <i>dsrR</i> und <i>dsrR</i> treten nur bei <i>A. vinosum</i> und <i>Thiobacillus denitrificans</i> auf. Mit den von diesen Genen abgeleiteten Proteinen wurden phylogenetische Analysen durchgeführt. Dabei zeigte sich, dass sich in der Regel die Sulfidoxidierer klar von den Sulfat-/Sulfitreduzierern absetzen lassen. Eine Ausnahme bilden allerdings die mutmaßlichen Proteine des DsrMKJOP-Komplexes, bei denen die Sequenzen aus den Chlorobiaceae immer und die Sequenzen aus <i>Archaeoglobus fulgidus</i> manchmal "falsch" eingruppiert werden. Wahrscheinlich ist dies auf horizontalen Gentransfer zurückzuführen. Mit Hilfe eines phylogenetischen Baumes für die mutmaßlichen DsrEFH-Proteine und weitere homologe Proteine konnten schließlich Zusammenhänge zwischen der Position der Proteine im Stammbaum und konservierten Cysteinresten festgestellt werden.