Nucleotide signaling in Streptomyces

Buffl

Zelluläre Mikrobiologie

von rosa 2.

Gib in groben Schritten die Abfolge der Second-Messenger-Signaltransduktion an.

Sensing (extrazelluläres Signal wird wahrgenommen)
- e.g.light/redox state FAD
Transduktion und Amplifikation (Umwandlung in ein chemisches Signal)
- second messenger: cyclic nukleotide (e.g. cAMP)
Integration: chem. Signal wird in biologie der Zelle integriert
- RNA und Proteine
Reaktion:
- e.g. veränderte Genexpression, Motilität, Metabolismus

Was machen Nucleotidyl Cyclasen und was machen Phosphodiesterasen

Nucleotidyl Cyclasen : stellen cyclische Nukleotide her

Phosphodiesterasen: brechen cyclische Nukleotide

Nenne vier Beispiel für cyclische Nukleotid second Messenger

cAMP
cGMP
c-di-AMP
c-di-GMP

Was produziert 2’3’- und 3’3’-Cyclisches Guanosin monophosphat-adenosine monophosphate?

2’3’-cGAMP

produced by nucleotidyltransferase (cGAS)

3’3’-cGAMP

produced by DncV-similar Nucleotidyltransferase

Nenne einige Charakteristika von Sterptomyceten.

Filamentös (untypisch für Bakterien)
multizellulär (untypisch für Bakterien)
Filamente werden auch Hypen genennt
die einzelnen Kompartimente haben mehrere Chromosomenkopien
hoher CG-Gehalt in der DNA
produzieren 60 % der medizinisch relevanten Antibiotika
Geosmin wird von allen Streptomyceten hergestellt und sorgt für “Waldgeruch”

Wie läuft der Lebenszyklus von Streptomyceten ab?

Sporen verteilen sich
Reifung der Sporen im Boden
Vegetatives Wachstum
durch ungünstige Bedingungen wie Nähstoffmangel wird die Bildung von Lufthyphen aktiviert
Sporulation der Lufhyphen und Chromosom-Segregation
(Lufthyohen teilen sihc in Kompartimente und aus jedem Kompartiment wird eine Spore)
Sporen-Reigung
alles beginnt von vorne

Ordne folgende Begriffe den Bildern zu

vegetative growth
sporulation
aerial growth

Was macht c-di-GMP?

ist ein Signalmolekül welches die bakterielle ntwicklung kontrolliert

Welche Moleküle sind für die Synthese und der Abbau von c-di-GMP verantwortlich?

Ausgangssubstrart ist GTP
Synthese erfolgt durch Diguanylatcyclasen (DGCs) synthetisiert, die eine GGDEF-Domäne enthalten
Abbau durch c-di-GMP-spezifische Phosphodiesterasen (PDEs), die eine EAL- oder HD-GYP-Domäne enthalten
—> Phosphodiesterasen

Welchen Einfluss hat die Deletion von cdgB und cdgC auf die Entwicklung von Streptomyces venezuela?

Differenzierung wird beschleunigt

Welchen Einfluss hat die Deletion von rmdA und rmdB auf die Entwicklung von Streptomyces venezuelaß

Verlangsamt die Differenzierung

Was ist ein Hydrophobic sheath?

hydrophoben Hülle, die die Lufthyphen und Sporen in Streptomyces umhüllt

Aus welchen drei Bestandteilen besteht das hydrophobic sheath?

SapB
Chaplins
Rodlins

Wie beeinflusst das c-di-GMP Level die Sporulation? Welches Bild ist der Wilttyp, welches der Typ mit erhöhten und welcher mit niedrigem c-di-GMP Level?

—> Verlangsamt oder Verschnellert die Sporen-Formation

Welche Bereiche der Sporulation werden von bldD-ci-d-GMP blockiert?

Initiation der DNA-Replikation
Aufbau der Lufthyphen
Bildung und Platzierung der Teilungsstelle für die Sporualtion
Beendigung des Luftwachstums und Beginn der Sporulation-Septenbildung
Sporen-Reifung

Folgendes Molekül wird für die identification von c-di-GMP bindenden Proteinen genutzt. Welcher Teil des Moleküls ist wofür verantwortlich?

—> Biotin bindet an Beads um Molekül heraus zu ziehen

alles was n Selectivity gebunden hat kann untersucht werden

Was isr BldD?

—> Repressor von Sporulations-Genen während des vegetativen Wachstums

—> Verhindert die Aktivierung der SPorulation wenn es nicht notwenidg ist

Was ist FtsZ?

—> Zu zweiten Klasse von BldD-Zielen gehört FtsZ, das bakterielle Tubulin-Homolog, das den kontraktilen Ring an den Stellen der Septierung bildet und zu Beginn der Sporulation stark hochreguliert wird

In welchem Zusammenhang stehten c-di-GMP und bldD?

bldD ist ein c-di-GMP-Effektorprotein

—> Repressorische Wirkung von bldD hängt von Bindung an c-di-GMP ab

Wie genau binden die BdlD und c-di-GMP Moleküle?

BldD Monomer bindet vier c-di-GMP
nach Bindung dimersiert das Protein
c-Terminale Domänen haben keinen Kotakt mehr
in dieser Form ist BdlD aktiv als DNA-bindender Repressor
—> Sporulations-Gene werden ausgeschaltet

Welches Wachstum wird ausgelöst wenn der BldD-Komplex mit c-di-GMP gebunden ist bzw. nicht gebunden ist?

BLdD-Kompex mit c-di-GMP blockiert die Bildung von Lufthyphen —> Vegetatives Wachstum

Was ist ein Sigma-Faktor

Bakterielles Protein welches an Polymerasn bindet und somit die Transkription inhibiert

—> Sigma-Faktoren sind Untereinheiten des RNA-Polymerase-Holoenzyms welche die Promotor-Region erkennen

Welche Gene werden durch den Sigma-Faktor σ^(WhiG) stimuliert?

σ^(WhiG) aktiviert whiH und WhiI und stimuliert Sporen-Formation

Welcher Phänotyp ensteht wenn man die Whi-Gene ausschaltet?

—> Phänotyp weiß, weil keine SPoren ausgebildet werden können die grün sind

Welcher Phänotyp entsteht wen man bldD-Gene auschaltet?

—> Phänotyp ohne Härchen (Glatze/bold)

Was macht ein Anti-Sigma-Faktor?

—> Bindet an den SIgma-Faktor und inhibiert ihn somit

—> unzugägnlich für DNA-Polymerase

Was ist der Anti-Sigma-Faktor für WhiG?

RsiG

Warum interagieren c-di-GMP und RisG-σ(WhiG)?

c-di-GMP-Dimer stabilisiert den Komplex zwischen dem Sigma-Faktor WhiG und dem Anit-Sigma-Faktor RsiG, wodurch die Aktivität des Sigma-Faktors verhindert wird

—> entscheidet zwischen undifferenzierter Hype oder Sporulation