Kdp-dependent potassium homeostasis, desiccation tolerance and gene regulation in Halobacterium salinarum as well as functional dynamics of the KdpFABC complex from Escherichia coli

• Applicant: Professor Dr. Karlheinz Altendorf, since 8/2014
• Subject Area: Metabolism, Biochemistry and Genetics of Microorganisms
• Term: from 2009 to 2016
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 123155347

Halobakterien kompensieren hohe externe Osmolaritäten durch die Akkumulation fast equimolarer Mengen an KCl. Lange Zeit nahm man an, dass K+ fast ausschließlich passiv durch potenzialgetriebene Uniporter-Systeme in die Zelle aufgenommen wird. Die Genomsequenzen zweier Halobacterium Spezies weisen jedoch eindeutig ein kdpFABC Gencluster auf, welches für Homologe des bakteriellen ATP-getriebenen K+-Aufnahmesystems KdpFABC codiert. Zusätzlich konnte im selben Gencluster ein weiteres Gen cat3 identifiziert werden, welches für ein UspA Homolog codiert. Homologe des bakteriellen Regulationssystems KdpD/KdpE sind nicht vorhanden. Durch die Synthese des KdpFABC Komplexes ist Halobacterium in der Lage, unter extremer Kaliumlimitierung bis hin zu Konzentrationen von 20 μM zu wachsen. Die Deletion des kdpFABCcat3 Genclusters führt zu einem verminderten Wachstum unter Kaliumlimitierung. Zudem zeigen real-time RTPCR Analysen eine starke cat3-abhängige Expression des Kdp Systems in Abhängigkeit externer Kaliumkonzentrationen. Das beantragte Projekt fokussiert auf den Regulationsmechanismus des Kdp Systems. Dabei soll die Operonorganisation sowie der Promotorbereich analysiert und entsprechende regulatorische Elemente in Abhängigkeit vom möglichen Stimulus charakterisiert werden. Neben den Kdp-spezifischen Aussagen lassen sich dabei zudem wichtige Aspekte zur allgemeinen Genregulation in Archaea ableiten. Des Weiteren soll die Funktion des Cat3 Genproduktes als in Archaea bislang einzigartiger Transkriptionsaktivator untersucht und mögliche Interaktionspartner identifiziert werden.

• DFG Programme: Research Grants
• Ehemaliger Antragsteller: Dr. Jörg-Christian Greie, until 8/2014