On the mechanism of promiscuous ligand-binding by multidrug resistance regulator LmrR and structural investigations of lytic transglycosylase MltF

Promotie: dhr. P.K. Madoori, 12.45 uur, Academiegebouw, Broerstraat 5, Groningen

Proefschrift: On the mechanism of promiscuous ligand-binding by multidrug resistance regulator LmrR and structural investigations of lytic transglycosylase MltF

Promotor(s): prof.dr. B.W. Dijkstra

Faculteit: Wiskunde en Natuurwetenschappen

Bacteriële verdediging tegen antibiotica bestudeerd

Het eiwit LmrR (Lactococcal multidrug resistance Regulator) wordt gemaakt door Lactococcus lactis en is voor deze bacterie noodzakelijk om te kunnen overleven in de aanwezigheid van bepaalde cytotoxische verbindingen, zoals ethidium en daunomycine. LmrR is een DNA transcriptie-regulator, die, via herkenning en binding van de structureel zeer verschillende giftige stoffen, zorgt voor een verhoogde productie van het transporteiwit LmrCD, Dit transporteiwit zit in het celmembraan en zorgt voor actieve uitscheiding van de giftige stoffen, alvorens deze in de cel hun bestemming kunnen bereiken.

In dit proefschrift worden kristalstructuren van LmrR gepresenteerd, in ongebonden toestand, alsmede in binding met verschillende antibiotica. Analyse van deze structuren heeft geleid tot de onthulling van de belangrijkste structurele elementen die nodig zijn voor de herkenning en binding van de structureel verschillende antibiotica (het multidrug-bindingsmechanisme). LmrR heeft een karakteristieke “β-wing helix-turn-helix” opvouwing,, met daarnaast nog een extra helix aan de C-terminus die betrokken is bij de dimerisatie van het eiwit. De dimere vorm van het eiwit is erg ongebruikelijk, vanwege een grote hydrofobe porie die dwars door het midden van het dimeer loopt en die de bindingsplaats bevat voor de verschillende antibiotica. De vlakke lipofilische antibiotica binden op een vergelijkbare manier met hun aromatische groepen gesandwicht tussen de indool groepen van twee dimeer-gerelateerde tryptofanen. Het gebruik van één gemeenschappelijke bindingsplaats voor multidrug-binding, in plaats van één grote bindingsplaats bestaande uit deels overlappende specifieke subbindingsplaatsen, alsmede de belangrijke rol voor de tryptofanen bij herkenning en binding van de antibiotica, onderscheiden LmrR duidelijk van andere bekende multidrug-bindinde transcriptiefactoren.