1. Hydrophobizitätsstudien zeigten, dass der postulierte N-Terminus (Aminosäuren 4-21) der Sensorkinase CgtS4 sehr hydrophob ist und wahrscheinlich eine Transmembranhelix in der Cytoplasmamembran bildet. Ein zweiter Bereich von mäßig hoher Hydrophobizität (Aminosäuren 43-63) könnte aufgrund seines stark amphiphilen Charakters eine membranassoziierte Helix darstellen. Mit Peptid-Antikörpern konnte gezeigt werden, dass CgtS4 wie erwartet in der Membranfraktion von C. glutamicum-Zellen lokalisiert ist.

2. Sowohl die vollständige Sensorkinase CgtS4 als auch die an das Maltose-Bindeprotein fusionierte Kinase-Domäne besaßen nach Aufreinigung konstitutive Autokinase-Aktivität und übertrugen die g-Phosphorylgruppe von ATP auf den gereinigten Response-Regulator CgtR4.

3. Die chromosomalen cgtSR4-Gene konnten nur in einem Stamm deletiert werden, der die Gene cgtSR4 oder cgtR4 Plasmid-kodiert exprimierte. Die daraus resultierende Schlussfolgerung, dass cgtR4, nicht aber cgtS4 für C. glutamicum essentiell ist, konnte durch die Deletion des chromosomalen cgtS4-Gens bestätigt werden. Der Befund, dass die chromosomalen cgtSR4-Gene auch in Gegenwart von CgtR4-D52N deletiert werden konnten, führte zu der Annahme, dass CgtR4 in seiner unphosphorylierten Form aktiv ist.

4. Die Lokalisation der cgtSR4-Gene direkt stromabwärts des Phosphoglyceratmutase-Gens (pgm) deutete auf eine transkriptionelle Regulation dieses Glykolyse-Enzyms durch das CgtS4/CgtR4-System hin. Eine Plasmid-vermittelte konstitutive Expression des pgm-Gens ermöglichte jedoch nicht die Deletion der chromosomalen cgtSR4-Gene. Auch Transkriptomanalysen sprachen gegen eine Regulation der pgm-Expression durch CgtS4/CgtR4.

5. Genomweite Transkriptionsanalysen mit DNA-Chips deuteten darauf hin, dass CgtSR4 an der Reaktion auf zwei verschiedene Stresstypen beteiligt sein könnte, nämlich Phosphatmangel und oxidativem Stress. Möglicherweise agiert CgtS4/CgtR4 als globales Regulationssystem bei verschiedenen Stresssituationen oder löst sogar eine generelle Stressantwort aus. Ein direktes Zielgen konnte bisher nicht identifiziert werden.

1. Hydrophobicity plots indicated that the N-terminus (amino acids 4-21) of the sensor kinase CgtS4 is very hydrophobic and possibly forms a transmembrane helix. A second region of lower hydrophobicity (amino acids 43-63) has a strongly amphiphilic character and might form a membrane-associated helix. Using peptide antibodies it was confirmed that CgtS4 is located in the membrane fraction of C. glutamicum cells.

2. The characteristic features of two-component systems could be demonstrated in vitro for CgtS4/CgtR4: CgtS4 purified by means of a carboxyterminal His- or Strep-tag showed autokinase activity and transferred the g-phosphoryl group of ATP rapidly to the purified response regulator CgtR4.

3. A deletion of the cgtSR4 genes from the chromosome was only possible in the presence of plasmid-borne functional cgtSR4 or cgtR4. The conclusion derived from these results that cgtR4 but not cgtS4 is essential for C. glutamicum could be confirmed by the successful deletion of the chromosomal cgtS4 gene. The fact that a deletion of the chromosomal cgtSR4 genes was possible in the presence of a plasmid-encoded CgtR4 protein with a D52N exchange led to the conclusion that CgtR4 is active in its unphosphorylated state.

4. The genes cgtSR4 are located directly downstream of the pgm gene encoding the glycolysis enzyme phosphoglycerate mutase, indicating that pgm expression might be regulated by the CgtS4/CgtR4 system. However, transcriptome analyses failed to reveal such a regulation.

5. Genome-wide transcriptome analyses using DNA microarrays indicated that CgtSR4 is involved in the response to two different types of stress, i.e. phosphate starvation and oxidative stress. Possibly, CgtS4/CgtR4 functions as a global regulatory system in different stress situations or even triggers a general stress response. So far, no direct target gene of the response regulator CgtR4 could be identified.