Bakterielle Phospholipasen (PLCs) sind Enzyme, die Lipide in Zellmembranen abbauen und daher wesentliche Virulenzfaktoren für eine effiziente Infektion von Wirtszellen darstellen. Auf der Grundlage einer am HZI durchgeführten Untersuchung von klinischen Isolaten identifizierte Kolbes Forschungsgruppe „Strukturelle Infektionsbiologie“ PLC H und PLC N als relevante Virulenzfaktoren bei P. aeruginosa. „Obwohl bereits bekannt war, dass PLC H und PLC N eine bedeutende Rolle bei der Infektion spielen, hatten wir nur begrenzte Einblicke, wie diese Enzyme tatsächlich funktionieren oder wie ihre Strukturen aussehen“, erklärt Michael Kolbe.
Um die molekularen Mechanismen von PLC H und N aufzuklären, setzten die Forscher:innen verschiedene Methoden der Strukturbiologie ein, um die biophysikalischen und strukturellen Eigenschaften der Enzyme zu untersuchen. Insbesondere bestimmte das Team die Struktur von PLC H mittels Kryo-Elektronenmikroskopie (Kryo-EM) an der Multi-User-Anlage des CSSB. Die Kryo-EM – eine Technik, bei der mittels hochenergetischer Elektronenstrahlen hochauflösende Bilder von schockgefrorenen Proben aufgenommen werden – zeigte, dass PLC H drei unterschiedliche molekulare Formen aufweist.
Um zu untersuchen, wie PLC N an verschiedene Proteine bindet, führten die Forscher:innen Röntgenkristallographie-Experimente an der P11-Beamline bei PETRA III, der Synchrotronstrahlungsanlage von DESY, durch. „Die kombinierten Kryo-EM- und Röntgenkristallographie-Analysen zeigten, dass beide Enzyme zwei Domänen mit überraschend ähnlichen Strukturen aufweisen“, erklärt Jörg Labahn, der korrespondierende Autor der Studie und ehemaliger Gruppenleiter am CSSB.
