Drug efflux mechanism by a secondary transporter LmrP of Lactococcus lactis

Drug efflux mechanism by a secondary transporter LmrP of Lactococcus lactis

Rodzicom Cover design Piotr Mazurkiewicz This work was carried out in the Molecular Microbiology Group of the Groningen Biomolecular Sciences and Biotechnology Institute (GBB) of the University of Groningen, The Netherlands, and was financially supported by the Ubbo-Emmius Foundation of the University of Groningen. Printed by PrintPartners Ipskamp, Enschede

Rijksuniversiteit Groningen Drug efflux mechanism by a secondary transporter LmrP of Lactococcus lactis Proefschrift ter verkrijging van het doctoraat in de Wiskunde en Natuurwetenschappen aan de Rijksuniversiteit Groningen op gezag van de Rector Magnificus, dr. F. Zwarts, in het openbaar te verdedigen op vrijdag 1 oktober 2004 om 16:15 uur door Piotr Stanisław Mazurkiewicz geboren op 8 mei 1975 te Puławy, Polen

Promotores: Prof. dr. W.N. Konings Prof. dr. A.J.M. Driessen Beoordelingscommissie: Prof. dr. L. Dijkhuizen Prof. dr. B. Poolman Prof. dr. M. Veenhuis ISBN: 90-367-1997-6 Electronic edition: 90-367-1998-4

Preface Six years ago I arrived at Groningen almost by accident, an inexperienced traveller, lost on the Dutch rail network making a wild detour through Leeuwarden. It was my first trip abroad, and everything was new and surprising. I was an undergraduate student and only planned to stay here for a few months to do part of my master s degree. Eventually professor Konings offered me a PhD place so I ended up enjoying Groningen just a little bit longer than I had planned. Thank you Wil for giving me the opportunity to join the research team in Haren s Molecular Microbiology Group. Thank you also for your patience, criticism and encouragement. I am also grateful to professor Driessen, for his role in supervising my research; the extensive review meetings, stimulating discussions and constant support. My special thanks go to Gerrit for his deep involvement throughout my project, our frequent discussions, his ongoing support, and the way he showed me how to focus on the most important issues. I would like to thank all my colleagues from the Multi Drug Resistance section, and the whole department for their help, as well as creating a great working environment for me. The help of Marjon, Eli and Jacek with preparations for the viva proved to be priceless; thank you guys very much. I want to acknowledge the Groningen Biomolecular Sciences and Biotechnology Institute for funding the project. Without their support through the Ubbo-Emmius fellowship this project would not have been possible. And finally thank you, to all the Dutch people, for speaking English. Thank you, my friends, for being.

Przedmowa Prawie sześć lat temu przyjechałem po raz pierwszy do Groningen. To była moja pierwsza podróż za granicę i nie obyła się ona bez przygód: myląc pociągi dotarłem tutaj przez Leeuwarden. Wszystko tu było dla mnie nowe i zaskakujące. Miałem zostać w Groningen tylko przez kilka miesięcy aby odbyć praktyki studenckie, ale na koniec Prof. Konings zaproponował mi możliwość podjęcia studiów doktoranckich na temat oporności wielolekowej. Przyjąłem tę propozycję i zostałem trochę dłużej. Dziękuję Prof. Konings owi za to, że dał mi wspaniałą możliwość robienia badań w Zakładzie Mikrobiologi Molekularnej w Haren. Jestem wdzięczny za jego cierpliwość, krytycyzm i motywację. Chcę również podziękować Prof. Driessen owi za jego udział w nadzorowaniu moich badań, długie dyskusje i porady. Szczególne podziękowania należą się Gerrit owi za Jego zaintersowanie moim projektem, częste dyskusje, rady i pokazanie mi jak skupić się na istotnych kwestiach. Wszystkim kolegom, którzy w ciągu tych kilku lat przewinęli się przez Zakład, serdecznie dziękuję za pomoc i tworzenie miłej atmosfery w pracy. Szczególnie pomoc Marjon, Eli ego i Jacka w przygotowaniach do obrony jest trudna do przecenienia; dziekuję Wam bardzo. Jestem wdzięczny Groningen Biomolecular Sciences and Biotechnology Institute za przyznanie mi stypendium Ubbio-Emmius. Dziękuję Holendrom za to, że mówią po angielsku. Dziękuję przyjaciołom za to, że są.

Contents Chapter 1 Chapter 2 Chapter 3 Chapter 4 Introduction: What do the proton motive force-driven multidrug resistance transporters have in common? Acidic residues in the lactococcal multidrug efflux pump LmrP play critical roles in transport of lipophilic cationic compounds Facilitated drug influx by an energy-uncoupled secondary multidrug transporter Energetics of wild-type and mutant multidrug resistance secondary transporter LmrP of Lactococcus lactis Appendix: On Hoechst 33342 fluorescence 9 31 51 67 85 Chapter 5 Summary and concluding remarks 89 Chapter 6 Summary in Dutch (Samenvatting) 95 Chapter 7 Summary in Polish (Podsumowanie) 103 Abbreviations 107 List of publications 108 References 109