{"doi":"10.53846/goediss-8334","title":"Signal transduction by the essential nucleotide second messenger cyclic di-AMP in Bacillus subtilis","abstract":"Bacillus subtilis muss sich als Bodenbewohner an sich rasch verändernde osmotische Bedingungen anpassen. Die Reaktion auf diese osmotischen Veränderungen stellt ein kritisches Problem im Lebenszyklus von Bakterien dar, und die strenge Regulierung der Reaktionswege ist von essentieller Bedeutung. Der Nukleotid-Sekundärbotenstoff zyklisches di-AMP ist an der Reaktion auf Veränderungen des externen Salzgehalts beteiligt, da er eine zentrale Rolle bei der Kontrolle der Kaliumionenaufnahme spielt. Um eine genaue Regulation zu gewährleisten, kontrolliert c-di-AMP die beiden hochaffinen Kaliumimporter KtrAB und KimA sowohl auf Transkriptions-, als auch auf Proteinebene. Der niedrigaffine Kaliumkanal KtrCD wird jedoch nur auf Proteinebene durch das Nukleotid kontrolliert. In dieser Arbeit deckten wir einen zweiten Modus der Regulation auf und zeigten, dass KtrCD in Gegenwart von Glutamat in einen hochaffinen Kaliumkanal umgewandelt wird. Außerdem hängt die Affinität des Glutamat-Transporters GltT für Glutamat von der Verfügbarkeit von Kaliumionen ab. Diese gegenseitige Regulation unterstreicht die Bedeutung der Aufrechterhaltung des Gleichgewichts der beiden Gegenionen und verleiht c di AMP eine besondere Rolle bei der Überwachung der Ionenstärke des Zytoplasmas. Dies wird durch unsere Beobachtung unterstützt, dass nicht nur Kalium, wie bereits bekannt, sondern auch Glutamat für einen c-di-AMP-freien Stamm toxisch ist. Hier wurden Suppressormutationen charakterisiert, die das Wachstum eines solchen Stammes in Gegenwart von Glutamat ermöglichen. Diese Untersuchung ergab, dass sie Paare von Mutationen enthalten, die die Glutamat- und Kaliumhomöostase, die Phospholipidbiosynthese, die Motilität und die Atmung beeinflussen. Mehrere unabhängige Mutationen beeinflussten ybeC und das Protein wurde als neuer Glutamat-Transporter identifiziert und in AimA (Aminosäure-Importer A) umbenannt. Die Vielfalt der Suppressormutationen lässt vermuten, dass der Botenstoff neben der Homöostase von Kalium und Glutamat auch andere zelluläre Prozesse beeinflusst. Darüber hinaus konnten wir zeigen, dass die Reaktion auf die Kaliumlimitation das kleine Signaltransduktionsprotein DarB (c di AMP-Rezeptor B) einschließt. DarB ist unter den Firmicuten konserviert, aber seine Funktion war bisher unbekannt. Niedrige extrazelluläre Kaliumspiegel führen zum Vorhandensein der Apo-Form von DarB. Diese Form des Proteins bindet die (p)ppGpp-Synthetase/Hydrolase Rel und aktiviert die ribosomenunabhängige (p)ppGpp-Synthese. Die Akkumulation von (p)ppGpp aktiviert die stringente Reaktion, die eine globale zelluläre Reprogrammierung einschließlich der Herunterregulierung der ribosomalen Aktivitäten auslöst. Dies wird bei extremer Kaliumlimitation wichtig, da Kaliumionen entscheidende Komponenten des aktiven Ribosoms darstellen. Die Regulation translationaler Prozesse durch c-di-AMP-Rezeptoren durch Aktivierung der stringenten Antwort ist ein neues Beispiel des Second Messenger-Crosstalks. Zusammen mit der Suppressoranalyse zeigt diese Arbeit eine zentrale Rolle von c-di-AMP bei der Kontrolle der Kalium- und Glutamathomöostase auf, die mit der stringenten Reaktion in B. subtilis verbunden ist.","journal":"eDiss (Georg-August-Universität Göttingen)","year":2021,"id":222980,"datarank":0.0,"base_score":0.0,"endowment":0.0,"self_citation_contribution":0.0,"citation_network_contribution":0.0,"self_endowment_contribution":0.0,"citer_contribution":0.0,"corpus_percentile":null,"corpus_rank":null,"citation_count":0,"citer_count":0,"citers_with_citation_signal":0,"citers_with_endowment":0,"datacite_reuse_total":0,"is_dataset":false,"is_dataset_confidence":0.9548,"is_data_producer":false,"deposit_databanks":null,"is_oa":true,"file_count":0,"downloads":0,"has_version_chain":false,"published_date":"2021-01-01","fair_score":null,"fair_percentile":null,"algorithm_id":"datarank_citation_only_1hop_v6","ranking_scope":"data_only","authors":[{"id":574606,"name":"Larissa Krüger","orcid":"0000-0003-2053-4010","position":0,"is_corresponding":true}],"reference_count":0,"raw_metadata":null,"created_at":"2026-07-18T23:54:07.287704Z","pmid":null,"pmcid":null,"fwci":null,"citation_percentile":null,"influential_citations":0,"oa_status":null,"license":null,"views":0,"total_file_size_bytes":0,"version_count":0,"fair_f":null,"fair_a":null,"fair_i":null,"fair_r":null,"fair_zscore":null,"fair_rationale":null,"fair_model":null,"fair_agent_version":null,"fair_fulltext_source":null,"fair_has_llm":null,"fair_computed_at":null,"clinical_trials":[],"software_tools":[],"db_accessions":[],"linked_datasets":[],"topics":[]}