Ein netzwerkbasierter Ansatz zur Identifizierung von Substratklassen bakterieller Glycosyltransferasen

HINTERGRUND: Bakterielle Interaktionen mit der Umwelt und/oder dem Wirt hängen größtenteils vom bakteriellen Glycome ab. Die Spezifitäten eines bakteriellen Glycomes werden hauptsächlich durch Glycosyltransferasen (GTs) bestimmt, die als Enzyme an der Übertragung von Zuckermolekülen von einem aktivierten Spender auf ein spezifisches Substrat beteiligt sind. Von diesen GTs sind ihre kodierenden Regionen, aber hauptsächlich auch ihre Substratspezifität, immer noch weitgehend unannotiert, da die meisten sequenzbasierten Annotationsmethoden unter dem Mangel an charakterisierten Sequenzmotiven leiden, die bei der Vorhersage der Substratspezifität helfen können. ERGEBNISSE: In dieser Arbeit entwickelten wir einen Analysefluss, der sequenzbasierte Strategien nutzt, um neuartige GTs vorherzusagen, aber auch einen netzwerkbasierten Ansatz verwendet, um die mutmaßlichen Substratklassen dieser vorhergesagten GTs abzuleiten. Unser Analysefluss wurde mit dem gut dokumentierten GT-Repertoire von Campylobacter jejuni NCTC 11168 verglichen und auf das probiotische Modell Lactobacillus rhamnosus GG angewendet, um unsere Erkenntnisse über das Glycosylierungspotential dieses Bakteriums zu erweitern. In L. rhamnosus GG konnten wir 48 GTs vorhersagen, von denen acht zuvor nicht berichtet wurden. Für mindestens 20 dieser GTs wurde eine Substratbeziehung abgeleitet. SCHLUSSFOLGERUNGEN: Wir bestätigten durch experimentelle Validierung unsere Vorhersage von WelI, der stromaufwärts von WelE in der Biosynthese von Exopolysacchariden wirkt. Wir hegen zudem die Hypothese, in L. rhamnosus GG die noch unentdeckten Gene identifiziert zu haben, die an der Biosynthese glucose-reicher Glykane beteiligt sind, sowie neuartige GTs, die an der Glycosylierung von Proteinen beteiligt sind. Interessanterweise sagen wir auch GTs mit bekannten Funktionen bei der Peptidoglycan-Synthese vorher, dass sie ebenfalls eine Rolle bei der Protein-Glycosylierung spielen.