Mechanistic Analysis of the Membrane-Associated MinDE Reaction Cycle

The objective of this thesis has been the clarification of the membrane’s quasi-catalytic role for MinD cooperativity in the context of the self-organizing bacterial Min system. By means of rationally-guided MinD mutagenesis, paired with quartz crystal microbalance (QCM) measurements, self-organization experiments and a newly developed mass-sensitive particle tracking method, we found dynamic MinD multimerization and heteromeric MinDE complex formation to be the underlying mechanistic features. On the basis of this mechanistic elucidation, we applied the nonlinear biochemical properties of the Min system beyond their native role to screen for biomolecular interactions.
Das Ziel dieser Arbeit war die Klärung der quasi-katalytischen Rolle der Membran für die MinD-Kooperativität im Kontext des selbstorganisierenden bakteriellen Min-Systems. Mittels rational gesteuerter MinD-Mutagenese, gepaart mit Quarzkristall-Mikrowaagen (QCM)-Messungen, Selbstorganisations-Experimenten und einer neu entwickelten massensensitiven Partikelverfolgungsmethode konnten wir dynamische MinD-Multimerisierung und heteromere MinDE-Komplexbildung als zugrundeliegende mechanistische Merkmale aufdecken. Auf der Basis dieser mechanistischen Erkenntnisse haben wir die nichtlinearen biochemischen Eigenschaften des Min-Systems über ihre native Rolle hinaus zum Screening nach biomolekularen Wechselwirkungen eingesetzt.