Structural and functional characterization of a major facilitator superfamily multidrug resistance transporter (MdfA) from Escherichia coli : [kumulative Dissertation]

Abstract

Eine Hauptursache für Multidrug-resistenz (MDR) ist der aktive Export von antibiotics. MdfA ist ein gut charakterisierter H+/Multidrug-Antiporter aus Escherichia coli. MdfA besitzt funktionelle Elemente, die in anderen MFS-MDR-Antiportern konserviert sind, welche ihn zu einem geeigneten Modell für die Untersuchung des Effluxtransports macht. In dieser Arbeit beschreiben wir den Prozess der Erzeugung gut geordneter MdfA-F(ab)-Kristalle mit Hilfe der kubischen Lipidphase-Methode. Unter Verwendung dieser Methode bestimmen wir die Struktur von MdfA in einem nach außen offenen (Oo) Zustan. Der Vergleich der Oo-Struktur von MdfA mit der veröffentlichten nach innen offenen (IF) Struktur zeigt zwei signifikante strukturelle Unterschiede um die hochkonservierten Motive B und C. Die strukturellen Unterschiede eignen sich zur Bestimmung eines Konformationswechselmechanismus, der als Vorlage für das Verständnis des Arzneimitteleffluxes in anderen Antiportern vom MFS-MDRTyp dienen kann.

A principle cause of Multidrug resistance (MDR) in bacteria is active efflux of antibiotics. MdfA, a well-characterized H+/multidrug antiporter from Escherichia coli possesses functional elements conserved in other MFS-MDR antiporters making it a model character to study efflux transport. In this work, we describe the process involved in generating well-ordered MdfA-F(ab) crystals using the lipidic cubic phase method and have determined the structure of MdfA in an outward-open (Oo) state. Comparing the Oo structure of MdfA with the published inward-facing (IF) structure reveals two significant structural differences around the highly conserved motif-B and motif-C. The structural differences lend themselves to describe a conformational switching mechanism which may serve as a template to understand drug efflux in other MFS-MDR type antiporters.