Eine grundlegend wichtige Eigenschaft vieler Mikroorganismen ist ihre Fähigkeit, über Adhäsion mit der Umwelt zu interagieren. Die Bäckerhefe Saccharomyces cerevisiae verfügt zur Anheftung von Zellen an fremde Oberflächen über spezielle Zellwand-verankerte Adhäsine, Flokkuline genannt, welche zur großen Familie der pilzlichen Adhäsine gehören. Diese Oberflächenproteine ermöglichen auch soziale Interaktionen, wobei verschiedene mehrzellige Strukturen entstehen können, z. B. Flocken mit Schutzfunktion. Die Flokkuline bestehen aus drei typischen Domänen, wobei die N-terminale Domäne (A-Domäne) an der Zelloberfläche präsentiert wird und als eigentliche Adhäsionsdomäne fungiert. Die A-Domänen der meisten Flokkuline gehören aufgrund ihrer Struktur zu den PA14-artigen Proteinen und fungieren als Lektine, wobei vermutet wird, dass eine Flokkulin-spezifische Subdomäne (SD) eine wichtige Rolle bei der Vermittlung der Ligandbindungs-Selektivität spielt. Am Beispiel der Strukturen von Flo1A und Flo5A konnte bereits im Detail gezeigt werden, wie diese Adhäsine über Bindung von Zellwand-exponierten Mannosiden Zell-Zell-Interaktionen vermitteln. Um die Struktur und Funktion der PA14-artigen Adhäsine von S. cerevisiae besser zu verstehen, wurden in der vorliegenden Arbeit die A-Domänen der Flokkuline Flo1, Flo5, Flo9, und Flo10 aus verschiedenen Hefestämmen isoliert und mit Hilfe eines einheitlichen Expressionssystems bezüglich sozialer Interaktionen (Flokkulation) und Adhäsion an fremde Oberflächen (Agar) untersucht und miteinander verglichen. Dabei zeigte sich, dass die meisten PA14-artigen FloA-Domänen Flokkulation und/oder Agar-Adhäsion vermitteln können, jedoch teilweise mit deutlich unterschiedlicher Effizienz und Spezifität. Zudem ergab diese Analyse Hinweise darauf, dass die Flokkulin-spezifische Subdomäne eine entscheidende Rolle bei der funktionalen Variabilität spielt. Um diese Hypothese zu untermauern, wurden die Subdomänen der Flokkuline Flo5 und Flo10 gegeneinander ausgetauscht. Die anschießende funktionale Analyse ergab, dass dadurch auch die speziellen Adhäsionseigenschaften gegenseitig übertragen wurden. Zudem wurden die Kristallstrukturen von Flo10A und einer chimären Flo10A5SD-Variante im Komplex mit Mannosid-Liganden gelöst und mit der Struktur von Flo5A verglichen. Diese Analyse zeigt den Einfluss der SD auf die Ligand-Bindungsspezifität auch auf atomarer Ebene. Insgesamt legt diese Arbeit nahe, dass S. cerevisiae mit der PA14-artigen Flokkulinfamilie über ein variables Adhäsin-repertoire verfügt, welches es diesem Mikroorganismus ermöglicht, seine Adhäsionseigenschaften stetig zu verändern und neuen Umweltbedingungen anzupassen.

Having the ability to interact with its environment by adhesion is a crucial important characteristic of many microorganisms. For being able to adhere to foreign surfaces, cells of baker´s yeast Saccharomyces cerevisiae possess special cell wall related adhesins, so-called flocculins that belong to the large family of fungal adhesins. Furthermore, these surface proteins enable social interactions where multicellular and protective structures like flocs are formed. Flocculins consist of three typical domains with the N-terminal domain (A-domain) being presented outside the cell wall and mediating all the adhesive properties. Based on their structural features, most of the flocculin A-domains belong to the PA14-like proteins and are classified as lectins. It is supposed that sugar binding by the FloA-domains depends on a flocculin specific subdomain (SD), which mediates ligand specificity. By using the example of the Flo1A and Flo5A structures it could be shown in detail how these adhesins are mediating cell-cell interactions by binding mannosides in the cell walls of neighbouring cells. In order to better understand the structure and function of the PA14-like adhesins of S. cerevisiae, the Flo1, Flo5, Flo9, and Flo10 A-domains have been isolated out of different yeast strains. By using a standardised expression system their adhesion properties to other cells and to foreign surfaces could be subsequently analysed and compared to each other. Thereby it showed that most of the PA14-like flocculins are able to mediate cell-cell and agar adhesion, but with clearly different efficiency and specificity. Furthermore the results indicate that the flocculin specific subdomain is crucial for functional variability. To confirm this hypothesis the subdomains of Flo5A and Flo10A have been swapped. The following functional analysis of the chimeric FloA-domains revealed that their adhesion properties largely could be attributed to the subdomain. In addition, Flo10A and the chimeric Flo10A5SD-domain have been crystallised in complex with mannoside ligands and compared to the structure of Flo5A. This analysis shows the influence of the subdomain on ligand binding specificity even on an atomic scale. In summary this work suggests that the PA14-like flocculin-family represents a variable adhesin-reservoire which enables S. cerevisiae to constantly change its adhesion properties and adapt to changing environmental conditions.