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wenn kein Molekülmodell zu sehen ist:
http://www.biologie.uni-hamburg.de/
lehre/bza/t4/gp5/dgp5m.htm
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Zellwanddurchlöcherndes Werkzeug des Phagen T4


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T4 by EM

Bevor Phagen-DNA repliziert werden kann, muß sie aus dem Phagenkopf in das Zytoplasma der Wirtszelle gelangen. Den Wirtszellen ist daran nicht gerade gelegen, deshalb mußten Phagen eine wirksame Methode zur Überwindung der Verteidigungslinien ihrer Wirte erfinden. Der Coliphage T4 besitzt ein hervorragendes Werkzeug an seiner Basisplatte, mit dem er die Zellwand von E. coli durchlöchern kann. Das Werkzeug besteht aus zwei Genprodukten, gp27 und gp5. Das ursprüngliche gp5 wird in vivo in zwei Proteine gespalten, sodaß der aktive Komplex (bei dreizähliger Symmetrie) als Nonamer arbeitet.

Die Basisplatte des Phagen hat eine sechszählige Symmetrie. gp27 vermittelt zwischen der Basisplatte und dem trimeren gp5-Komplex. Ein gp27-Monomer enthält ein großes beta-Faltblatt, das zu einem verzerrten Faß gewunden ist   . Im Trimer bildet es einen Kragen  , der die Schwanzröhre des Phagen verlängert. Der andere Teil von gp27 bindet das Protein gp5  .

Die Structur von gp5 ist durch drei Domänen charakterisiert. Die aminoterminale Domäne mit ihrem fünfsträngigen beta-Faß enthält ein Oligonucleotid/Oligosaccharid-Bindemotiv. Die Bindestelle dieses OB-Motivs ist in dem kompletten Komplex jedoch auf allen Seiten von anderen Untereinheiten umgeben. Die potentiellen Bindeeigenschaften mögen zu einem späteren Zeitpunkt des Infektionszyklus wirksam werden, wenn die Komponenten der Basisplatte andere Konformationen annehmen.
Die Domäne mit dem aminoterminalen OB-Bindemotiv ist durch eine Verbindungsregion mit der Lysozym-Domäne verbunden. Diese Domäne ist strukturell fast identisch mit dem von T4 kodierten löslichen Lysozym, das für die Zellyse nach der Fertigstellung der Phagennachkommen benutzt wird. Besonders die katalytische Aminosäure-Triade ist ganz ähnlich angeordnet. Im trimeren gp5-Komplex ist die Peptidbindestelle des Lysozyms durch Aminosäuren einer benachbarten Untereinheit besetzt  , wie auch ein Teil der Polysaccharid-Bindestelle durch den zentralen Teil des Gesamtkomplexes  . Aus diesem Grund gibt es in diesem Stadium des Komplexes keine enzymatische Aktivität.
In der Verbindungsregion zwischen dem Lysozym und dem Rest des Proteins gibt es im Molekülmodell eine Lücke (Aminosäuren 346-361 fehlen wegen ungeordneter Struktur der Schlaufe)  . In diesem Bereich liegt die Spaltungsstelle, bei der aus gp5 die Domäne aus OB-Motiv und Lysozym (gp5*) und gp5C (C-terminale Domäne) entstehen.
Die Struktur von gp5C ist als Monomer im unteren Teil offensichtlich so nicht möglich. Tatsächlich gibt es diese Struktur nur im trimeren Komplex  , wo die Abstände zwischen den beta-Strängen die Ausbildung von beta-Faltblättern erlauben. Der trimere Komplex ist eine äußerst stabile Struktur, der die äußere Membran von Beutebakterien wie eine Injektionsnadel durchstechen kann. Die beta-Helix hat die Form eines spitz zulaufenden Prismas  . Wenn diese Struktur die Zellwand durchstoßen hat, können die Lysozym-Domänen aus den Positionen der Kristallstruktur ausschwenken und die Peptidoglcanstruktur der Zellwand bearbeiten.
Die extensiven Wechselwirkungen in dem gefalteten beta-Faltblatt dieser molekularen Spritze sind die treibende Kraft für die Trimerisierung des ganzen Komplexes. Die Monomere von gp27 bilden von sich aus kein Trimer, sondern nur zusammen mit gp5.


Literatur:
S Kanamura et al, Structure of the cell-puncturing device of bacteriophage T4, Nature 415 (2002) 553-557
AG Murzin, OB(oligonucleotide/oligosaccharide binding)-fold: common structural and functional solution for non-homologous sequences, EMBO J. 12 (1993) 861-867


Virologie
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5-02 - Rolf Bergmann