Motility and Chemotaxis

• Polar/Monotricous —> einzelnes Flagellum am Pol

• Lophotrichous —> Gruppe von Flagellen an einem Pol

• Amphitrichous —> ein Flagellum an jedem Pl

• Peritrichous —> Flagellen überall

• Swarming

• Swimming

• Twitching

• Gliding

• Sliding

• Adhäsion

• Twitching-Motility

• Polymersiation

• Typ-IV-Pili bindet an Oberfläche (Anheftung)

• Depolymerisation —> Zelle wird nach vorne gezogen

• Flagellen bündeln sich an einer Seite

• Rotieren

• die Flagellen können sich counterclockwise (CCW) und clockwise (CW) bewegen

• CCW: alle Flagellen bündeln sich und E. coli bewegt sich vorwärts

• CW: Bündelung hebt sich auf und E. coli taumelt herum

• Chemorezeptoren (“Nase”)

• Signal-Transduktions-Kaskasde (“Gehirn”)

• Flagellen-Strukturen (“Beine”)

• Flagellar-Filamente

• Hook

• Motor

  • L ring: LPS

  • P ring: peptidoglykan

  • MS ring: cytoplasmic membrane

  • C ring: cytoplasm

Mot Proteine fungieren als Flagellar-Motor

Fli Proteine fungieren asl motor switch

Das Typ-III-Sekretionssystem (T3SS oder TTSS) ist eines der bakteriellen Sekretionssysteme, die von Bakterien verwendet werden, um ihre Effektorproteine in die Zellen des Wirts abzusondern, um die Virulenz und Besiedlung zu fördern.

—> beides werden durch das Typ-III-Sekrektionssystem exportiert

• Synthese beginnt mit Zusammenbau der MS- und C-Ringe in der zytoplasmatischenMembran

• gefolgt von den anderen Ringen

• dann dem Hook und der Kappe

• Wenn der Haken 55 nm erreicht, wechselt die Substratspezifität von Haken/Stab zu Filament-Substrate

• Geißelfilament wächst nicht von seiner Basis, sondern von seiner Spitze aus

  • Flagellinmoleküle, die im Zytoplasma synthetisiert werden, wandern durch einen 3-nm-Kanal nach oben im Inneren des Filaments nach oben und fügen sich am Ende zum reifen Flagellum zusammen

• flhDC Operon wir durch einen Class I Promoter expressiert

• FlhD und FlhC Preoteine formen einen Komplex (FlhDC) der als Transkriptionsktivator dient

• FlhDC mit sigma70 wird Transkription der class II Flagellaren-Promotor gefördert

• class II fördert direkt die Transkription von Genen die für die Stuktur und AUfbau der Flagellum-Motor-Struktur gebraucht werden

• calss II promoter werden transkribiert durch sigma28 RNAPolymerasen

—> Ionenfluss um die cytoplasmatische Membran

8-12 Stator Komplexe wovon jedes aus 4 MotA und 2 MotB Proteinen besteht

• zwei Ionenkanäle sind an jedem Stator Komplex geformt

• ermöglichen den Durchgang von Protonen aus dem Periplasma ins Cytoplasma

• das Drehmoment wird zwischen der C-terminalen Domäne des Rotor-Proteins FliG und der Cytoplasmatischen Domäne des Stator-Proteins MotA generiert

• der Protonenfluss verursacht eine Konformationsänderung von MotA und treibt die Rotation an indem es mit FliG interagiert

gerichtete Bewegung innerhalb eines Stoffgradienten

Kappilar-Assay:

• Kappilare mit Attractan, Control und Repellent

• Überprüfung der Zelldichte in den jeweiligen Kappilaren

Phototaxis bezeichnet eine durch Unterschiede in der Beleuchtungsstärke in ihrer Richtung beeinflusste Fortbewegung von Organismen.

No Attractant: random movemnt

• Zellen taumlen herum, keine gerichtete Bewgung

• bei Nähstoffmangel um evtl zu Nährstoffen zu gelangen

Attractant : directet movement

• In Anwesenheit eines Lockstoffs ist das

  ist das Bewegungsmuster ein "voreingenommener Zufall

  Wanderung", bei der sich die Zelle manchmal

  wahllos bewegt, aber insgesamt dazu neigt

  in Richtung des Lockstoffs

MCP - Methyl accepting chemotaxis proteins

—> verschiedene Periplasma-Domänen binden an verschiedenen Attractants-Molekülen (Serine, Maltose/aspartate, dipeptides, galctose/ribose, oxygen)

Sie sind nciht gelißmäßig verteilt sondern befinden sich an den beiden Polen der Zelle

• CheA: Kinase, die den Reaktionsregulator CheY und die Methylesterase CheB posphoryliert Methylesterase

  • CheA bindet über CheW an zytoplasmatische Domänen von MCPs

• CheY: Reaktionsregulator, der von CheA phosphoryliert wird und in phosphorylierter Form (CheY-P) interagiert mit FliM des Geißelmotors und induziert die Drehung im Uhrzeigersinn Rotation → Taumeln

• CheZ: Phosphatase, dephosphoryliert CheY-P

• CheR: Methylase, methyliert MCP und macht dadurch MCPs weniger empfindlich für gleiche Konzentration des Lockstoffs

• CheB-P: Methylesterase, entfernt Methylgruppen von MCPs, macht sie empfindlich

erhöhte Konzentration des Lockstoffs:

• verstärkte Bindung des Lockstoffs an die MCPs → Hemmung von CheA →verringerte Konzentration von CheY-P → verringerte Häufigkeit der Motorumschaltung

• das Bakterium schwimmt länger in diese positive Richtung

verringerte Konzentration von Lockstoff/Repellent

Zusatz:

• mehr CheA-Kinase-Aktivität, mehr CheY-P, was zu einer

  höhere Häufigkeit von Taumelereignissen (Neuorientierung).

• Das CheY-P-Signal wird durch die Phosphatase CheZ

• CheR methyliert MCPs am Glutamat-Rest welch in der Zytoplasmatischen Domäne lokalisiert sind

• Aktivität der Kinase CheA hängt von der Methylierung der MCPs ab

  • gerine Methylierung —> gerine CheA Aktivität

• fügt amn Attractant hinzu, bindet dieser an die MCPs

  • Inhibierung von CheA und erhöhte Methylierung durch CheR

  • CheA Aktivität wird aktiviert im gleichen Maße wie bei Abwesenheit des Attractant

  • höhere Konzentration des Attractant muss vorhanden sin um MCP zu binden und CheA Kinase zu inhibieren