@phdthesis{Kunstmann2017,
  author    = {Kunstmann, Ruth Sonja},
  title     = {Design of a high-affinity carbohydrate binding protein},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-403458},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {XI, 169},
  year      = {2017},
  abstract  = {Kohlenhydrat-Protein Interaktionen sind in der Natur weitverbreitet. Sie stellen die Grundlage f{\"u}r viele biologische Prozesse dar, wie zum Beispiel Immunantworten, Wundheilung und Infektionsprozesse von pathogenen Viren oder Bakterien mit einem Wirt wie dem Menschen. Neben der Infektion von Menschen k{\"o}nnen aber auch Bakterien selbst durch so genannte Bakteriophagen infiziert werden, welche f{\"u}r den Menschen ungef{\"a}hrlich sind. Diese Infektion involviert die spezifische Erkennung der pathogenen Bakterien, die Vermehrung der Bakteriophagen und schließlich die Abt{\"o}tung der Bakterien. Dabei k{\"o}nnen die Mechanismen der spezifischen Erkennung genutzt werden, pathogene Bakterien auf Lebensmitteln zu detektieren oder die Diagnose von Infektionen zu vereinfachen. Die spezifische Erkennung von Enteritis-erzeugenden Bakterien wie Escherichia coli, Salmonella spp. oder Shigella flexneri durch Bakteriophagen der Familie der Podoviridae erfolgt {\"u}ber die Bindung eines sogenannten tailspike proteins des Bakteriophagen an das aus Kohlenhydraten-bestehende O-Antigen des Lipopolysaccharids von Gram-negativen Bakterien. Das tailspike protein spaltet das O-Antigen um den Bakteriophage an die Oberfl{\"a}che des Bakteriums zu f{\"u}hren, damit eine Infektion stattfinden kann. Die Affinit{\"a}t des tailspike proteins zum O-Antigen ist dabei sehr niedrig, um nach Spaltung des O-Antigens das Spaltungsprodukt zu l{\"o}sen und wiederum neues Substrat zu binden. In dieser Arbeit wurde ein tailspike protein des Bakteriophagen Sf6 verwendet (Sf6 TSP), das spezifisch an das O-Antigen von Shigella flexneri Y bindet. Eine inaktive Variante des Sf6 TSP wurde verwendet um einen hoch-affin bindenden Sensor f{\"u}r pathogene Shigella zu entwickeln. Der Shigella-Sensor wurde durch Kopplung von unterschiedlichen Proteinmutanten mit einem fluoreszierendem Molek{\"u}l erhalten. Dabei zeigte eine dieser Mutanten bei Bindung von Shigella O-Antigen ein Fluoreszenz-Signal im Bereich des sichtbaren Lichts. Molekulardynamische Simulationen wurde anhand der erzeugten Proteinmutanten als Methode zum rationalen Design von hoch-affin Kohlenhydrat-bindenden Proteinen getestet und die resultierenden Affinit{\"a}tsvorhersagen wurden {\"u}ber Oberfl{\"a}chenplasmonresonanz-Experimente {\"u}berpr{\"u}ft. Aus weiteren experimentellen und simulierten Daten konnten schließlich Schlussfolgerungen {\"u}ber die Urspr{\"u}nge von Kohlenhydrat-Protein Interaktionen gezogen werden, die eine Einsicht {\"u}ber den Einfluss von Wasser in diesem Bindungsprozess lieferten.},
  language  = {en}
}
@misc{KunstmannEngstroemWehleetal.2020,
  author    = {Kunstmann, Ruth Sonja and Engstr{\"o}m, Olof and Wehle, Marko and Widmalm, G{\"o}ran and Santer, Mark and Barbirz, Stefanie},
  title     = {Increasing the affinity of an O-Antigen polysaccharide binding site in Shigella flexneri bacteriophage Sf6 tailspike protein},
  series = {Zweitver{\"o}ffentlichungen der Universit{\"a}t Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe},
  journal   = {Zweitver{\"o}ffentlichungen der Universit{\"a}t Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe},
  number    = {32},
  issn      = {1866-8372},
  doi       = {10.25932/publishup-51941},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-519418},
  pages     = {13},
  year      = {2020},
  abstract  = {Broad and unspecific use of antibiotics accelerates spread of resistances. Sensitive and robust pathogen detection is thus important for a more targeted application. Bacteriophages contain a large repertoire of pathogen-binding proteins. These tailspike proteins (TSP) often bind surface glycans and represent a promising design platform for specific pathogen sensors. We analysed bacteriophage Sf6 TSP that recognizes the O-polysaccharide of dysentery-causing Shigella flexneri to develop variants with increased sensitivity for sensor applications. Ligand polyrhamnose backbone conformations were obtained from 2D H-1,H-1-trNOESY NMR utilizing methine-methine and methine-methyl correlations. They agreed well with conformations obtained from molecular dynamics (MD), validating the method for further predictions. In a set of mutants, MD predicted ligand flexibilities that were in good correlation with binding strength as confirmed on immobilized S. flexneri O-polysaccharide (PS) with surface plasmon resonance. In silico approaches combined with rapid screening on PS surfaces hence provide valuable strategies for TSP-based pathogen sensor design.},
  language  = {en}
}
@misc{KunstmannScheidtBuchwaldetal.2018,
  author    = {Kunstmann, Ruth Sonja and Scheidt, Tom and Buchwald, Saskia and Helm, Alexandra and Mulard, Laurence A. and Fruth, Angelika and Barbirz, Stefanie},
  title     = {Bacteriophage Sf6 Tailspike Protein for Detection of Shigella flexneri Pathogens},
  series = {Viruses},
  journal   = {Viruses},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-417831},
  pages     = {18},
  year      = {2018},
  abstract  = {Bacteriophage research is gaining more importance due to increasing antibiotic resistance. However, for treatment with bacteriophages, diagnostics have to be improved. Bacteriophages carry adhesion proteins, which bind to the bacterial cell surface, for example tailspike proteins (TSP) for specific recognition of bacterial O-antigen polysaccharide. TSP are highly stable proteins and thus might be suitable components for the integration into diagnostic tools. We used the TSP of bacteriophage Sf6 to establish two applications for detecting Shigella flexneri (S. flexneri), a highly contagious pathogen causing dysentery. We found that Sf6TSP not only bound O-antigen of S. flexneri serotype Y, but also the glucosylated O-antigen of serotype 2a. Moreover, mass spectrometry glycan analyses showed that Sf6TSP tolerated various O-acetyl modifications on these O-antigens. We established a microtiter plate-based ELISA like tailspike adsorption assay (ELITA) using a Strep-tag®II modified Sf6TSP. As sensitive screening alternative we produced a fluorescently labeled Sf6TSP via coupling to an environment sensitive dye. Binding of this probe to the S. flexneri O-antigen Y elicited a fluorescence intensity increase of 80\% with an emission maximum in the visible light range. The Sf6TSP probes thus offer a promising route to a highly specific and sensitive bacteriophage TSP-based Shigella detection system.},
  language  = {en}
}