Vztah mezi StkP/PhpP fosforylační dráhou a diadenylát cyklázou CdaA produkující c-di-AMP u Streptococcus pneumoniae

• Thesis title in Czech: Vztah mezi StkP/PhpP fosforylační dráhou a diadenylát cyklázou CdaA produkující c-di-AMP u Streptococcus pneumoniae
• Thesis title in English: The interplay between StkP/PhpP phosphorylation pathway and diadenylate cyclase CdaA producing c-di-AMP in Streptococcus pneumoniae
• Key words: druhý posel, c-di-AMP, diadenylátcykláza, CdaA, StkP, Streptococcus pneumoniae
• English key words: second messenger, c-di-AMP, diadenylate cyclase, CdaA, StkP, Streptococcus pneumoniae
• Academic year of topic announcement: 2022/2023
• Thesis type: diploma thesis
• Thesis language: čeština
• Department: Department of Genetics and Microbiology (31-140)
• Supervisor: RNDr. Mgr. Karolina Buriánková, Ph.D.
• Author: hidden - assigned and confirmed by the Study Dept.
• Date of registration: 31.10.2022
• Date of assignment: 05.12.2022
• Confirmed by Study dept. on: 27.01.2023
• Date of electronic submission: 29.04.2024
• Date of proceeded defence: 28.05.2024
• Opponents: doc. RNDr. Radovan Fišer, Ph.D.
• Advisors: RNDr. Aleš Ulrych, Ph.D.

Preliminary scope of work

Unikátním modelem pro studium serin/threoninových proteinkináz eukaryotního typu a jejich příslušných fosfatáz u bakterií je extracelulární lidský patogen Streptococcus pneumoniae, který kóduje pouze jediný signalizační pár složený z proteinkinázy StkP a fosfatázy PhpP. Tato signalizační dráha hraje úlohu v řadě buněčných procesů především v syntéze buněčné stěny a buněčném dělení. V poslední době nabývá na významu signalizační dráha vedoucí k produkci bakteriálního sekundárního posla cyklického di-AMP (c-di-AMP), jehož nejvýznamnější funkcí je udržování homeostáze draslíku v buňce. Tato esenciální molekula je syntetizována diadenylátcyklázou CdaA. Zatím jediným doposud známým pojítkem mezi StkP/PhpP fosforylační dráhou a diadenylát cyklázou CdaA je protein GlmM. Fosfoglukosaminmutasa GlmM, důležitý enzym podílející se na syntéze prekurzorů peptidoglykanu, byl identifikován jako substrát kinázy StkP. GlmM dále působí jako negativní regulátor CdaA proteinu. Lze tedy předpokládat regulační dráhu StkP-GlmM-CdaA.
Cílem této diplomové práce bude studium regulačních vazeb mezi těmito třemi proteiny – CdaA, StkP a GlmM.
Ke studiu budou využity mikrobiologické a molekulárně biologické metody zahrnující genetické manipulace u S. pneumoniae (delece, mutageneze, transformace, analýza fenotypu - růstové křivky, mikroskopie), analýzu DNA (izolace, elektroforetická separace, PCR, sekvenace) analýzu proteinů (exprese a purifikace, SDS-PAGE, Western blotting, imunodetekce) a jejich enzymatické aktivity (fluorescenční assay, radioaktivní assay). Interakce mezi proteiny budou studovány pomocí bakteriálního dvouhybridového systému a koimunoprecipitace..

Preliminary scope of work in English

A unique model for the study of eukaryotic-type serine/threonine protein kinases and their cognate phosphatases in bacteria is the extracellular human pathogen Streptococcus pneumoniae, which encodes only a single signalling pair consisting of the protein kinase StkP and the phosphatase PhpP. This signalling pathway plays a role in a number of cellular processes, primarily in cell wall synthesis and cell division. Recently, the signalling pathway leading to the production of the bacterial secondary messenger cyclic di-AMP (c-di-AMP), whose most important function is the maintenance of potassium homeostasis in the cell, has become increasingly important. This essential molecule is synthesized by the diadenylate cyclase CdaA. So far, the only known link between the StkP/PhpP phosphorylation pathway and CdaA diadenylate cyclase is the GlmM protein. GlmM phosphoglucosaminutase, as an important enzyme involved in the synthesis of peptidoglycan precursors, has been identified as a substrate of StkP kinase. GlmM also acts as a negative regulator of the CdaA protein. Thus, a StkP-GlmM-CdaA regulatory pathway can be assumed.
The aim of this work will be to study regulatory links between these three proteins, CdaA, StkP and GlmM.