Dokument: Nisin resistance in Streptococcus agalactiae

Titel:	Nisin resistance in Streptococcus agalactiae
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=36986
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20160127-111128-9
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Englisch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Khosa, Sakshi [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 15,75 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 26.01.2016 / geändert 26.01.2016
Stichwörter:	Biochemistry
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 540 Chemie
Beschreibungen:	Nisin is a post-translationally modified, 34-residue antibacterial peptide produced by some strains of Lactococcus lactis that is effective against various Gram-positive bacteria. It is widely used in the food industry as a preservative. However, some nisin non-producing strains of bacteria are intrinsically resistant to nisin because of the presence of nsr gene, which encodes the 35-kDa nisin resistance protein (NSR). NSR-mediated nisin resistance results from the proteolytic degradation of nisin by this serine protease. Within this thesis, the mechanism of nisin resistance in Streptococcus agalactiae was studied on a molecular level. An operon encoding NSR was discovered in S. agalactiae and various other human pathogenic bacteria (nisin non-producers). In addition to NSR, this conserved operon consists of an ATP-binding cassette transporter (NsrFP) and a two-component system comprising of NsrR and NsrK. Furthermore, NSR from S. agalactiae (SaNSR) was shown to confer 20-fold resistance against nisin. In this thesis, in vitro studies on the nisin resistance protein from S. agalactiae were performed. The structure of NSR was solved using X-ray crystallography at a resolution of 2.1Å. The structure revealed that NSR consists of three structural domains: an N-terminal helical bundle, the protease cap and protease core, which together form a hydrophobic tunnel. The protease core harbors a highly conserved TASSAEM region. A model of SaNSR and nisin was generated through molecular modeling and MD simulations. The SaNSR/ nisin complex and mutagenesis studies revealed that SaNSR is specifically interacting with the N-terminus of nisin, especially the last C-terminally located lanthionine ring. Furthermore, this thesis also dealt with the molecular characterization of the response regulator NsrR involved in nisin resistance. The structure of NsrR was solved using X-ray crystallography and revealed that NsrR consists of two domains: a N-terminal receiver domain and a C-terminal effector domain. Finally, the last part of this thesis is dedicated to the cytoplasmic loop, NsrP loop of the ABC transporter NsrFP. An interaction event between NsrP loop and nisin was demonstrated using pull down assays and further confirmed via agar diffusion assays. A binding affinity was also determined by microscale thermophoresis. Nisin ist ein posttranslational modifiziertes, 34 Aminosäuren langes antimikrobielles Peptid. Es wird von einigen Lactococcus lactis Stämmen produziert und weist überwiegend gegen Gram-positive Bakterien eine antimikrobielle Aktivität auf. Seit Jahrzehnten wird es in der Lebensmittelindustrie als Konservierungsmittel eingesetzt und fast keine Resistenzen gegenüber Nisin wurden bisher dokumentiert. Jedoch besitzen einige bakterielle Stämme, die selbst kein Nisin produzieren, eine intrisische Nisin-Resistenz vermittelt durch das nsr Gen. Dieses Gen codiert für das 35 kDa große Nisin Resistenz Protein (NSR). Die Serin-Protease NSR vermittelte eine Resistenz, bei der Nisin proteolytisch degradiert wird. In der vorliegenden Dissertation wurde der molekulare Mechanismus der NSR-vermittelten Nisin Resistenz in Streptoccocus agalactiae untersucht. In S. agalactiae und weiteren humanpathogenen Bakterien, die selbst kein Nisin produzieren, wurde ein NSR-kodierendes Operon entdeckt. Zusätzlich zum NSR, kodiert dieses konservierte Operon für einen ATP-binding-cassette Transporter (NsrFP) und für ein Zwei-Komponenten System bestehend aus NsrR and NsrK. Des weiteren konnte gezeigt werden, das NSR von S. agalactiae (SaNSR) eine 20-fach erhöhte Resistenz gegenüber Nisin vermittelt. In der vorliegenden Thesis wurden in vitro Studien zum Nisin Resistenz Protein aus S. agalactiae durchgeführt. Die Struktur von NSR konnte mittel Röntgen-Kristallographie gelöst werden. Dabei konnte gezeigt werden, dass NSR aus drei strukturellen Domänen besteht: aus einem N-terminalen α-Helixbündel, einer Deckel-Domäne und einer Kern-Domäne. Dabei formen die zwei zuletzt genannten Domänen einen hydrophoben Tunnel. Außerdem besitzt die Kern-Domäne der Protease ein hoch-konserviertes TASSAEM-Motiv. Mit Hilfe eines generierten Modells von SaNSR und Nisin konnte der SaNSR/Nisin-Komplex untersucht werden. Das Model des Komplexes und Mutagenesestudien zeigten, dass SaNSR spezifisch mit den N-terminus und im Besonderen mit den letzten C-terminalen Lanthioninring von Nisin interagiert Des Weiteren behandelt diese Thesis die molekulare Charakterisierung des Antwort-Regulartors NsrR. Der Struktur von NsrR wurde mittels Röntgen-Kristallographie gelöst und ein Model der Struktur zeigt, dass das Protein aus zwei Domänen besteht. Nämlich aus einer N-terminale Empfänger-Domäne und eine C-terminale Effektor Domäne. Abschließend ist der letzte Teil der Thesis der extrazellulären Schleife des Proteins NsrP des ABC-Transporters NsrFP gewidmet. Mittels pull-down und Agar-Diffusion Assays konnte die Interaktion zwischen der NsrP-Schleife und Nisin bestätigt werden. Weiterhin konnte durch MicroScale Thermophorese Bindungsaffinitätskonstanten bestimmt werden.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Chemie » Biochemie
Dokument erstellt am:	27.01.2016
Dateien geändert am:	27.01.2016
Promotionsantrag am:	11.12.2015
Datum der Promotion:	15.01.2016