Initiation der Translation in halophilen Archaea.
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Arbeiten des Projektes "Initiation der Translation in halophilen Archaea" konzentrierten sich vor allem auf zwei Bereiche, nämlich erstens die genomweite Charakterisierung des Transkriptoms, und zweitens die Aufklärung des Protein-Protein-Interaktionsnetzwerks der Translationsinitiation. Die wichtigsten Ergebnisse werden nachfolgend zusammengefasst. Mittels der Methode des dRNA-Seq wurden die Transkriptionsstartpunkte (TSS) vieler Transkripte von "Haloferax volcanii" bestimmt. Insgesamt wurden 4749 TSS identifiziert, von denen nur 1851 zu proteinkodierenden Transkripten gehörten, während der größere Anteil von 2792 TSS zu bis dahin unbekannten, kleinen, nicht-kodierenden RNAs (sRNAs) gehörten. 72% der proteinkodierenden Transkripte haben keine 5‘-UTR und daher "leaderless". Von den Transkripten mit 5‘-UTRs enthalten fast keine ein Shine Dalgarno (SD) Motiv, so dass die Translationsinitiation in Haloarchaea nicht dem typischen SD-abhängigen Mechanismus vieler Bakterien folgt. Die Ergebnisse dieser dRNA-Seq Studie sowie einer darauf aufbauenden RNA-Seq Studie sind veröffentlicht worden. Den zweiten Schwerpunkt bildete die Aufklärung des Interaktionsnetzwerkes der Translationsinitiationsfaktoren (IFs) von H. volcanii. Während Bakterien nur drei IFs besitzen (IF1 - IF3), besitzen Archaea mehr als 10 aIFs, die aufgrund ihrer Sequenzähnlichkeit homolog zu eukaryotischen eIFs sind. Es wurden insgesamt 14 aIFs von H. volcanii überproduziert, affinitätsgereinigt, und mitgereinigte Interaktionspartner wurden durch „Peptide Mass Fingerprinting“ und MS/MS-Analysen identifiziert. Es wurden zwei Interaktions-Hubs entdeckt, nämlich der universell konservierte Faktor aIF5B (IF2, eIF5B) sowie ein Protein, das momentan als Enzym annotiert ist, das aber aufgrund dieser Ergebnisse zu aIF2B alpha umbenannt werden sollte. Überraschenderweise wurden mit den aIFs auch viele Proteine der Transkription mitgereinigt. Daher wurden auch sieben Untereinheiten der RNA-Polymerase (Rpo) überproduziert und das Rpo Interaktionsnetzwerk aufgeklärt. Neben Proteinen der Transkription interagierte die Rpo auch mit vielen ribosomalen Proteinen und mit aIFs. Diese wechselseitigen Co-Affinitätsreinigungen zeigen deutlich, dass die Transkription und die Translation in Haloarchaea gekoppelt sind, wie es in den letzten Jahren auch für Escherichia coli gezeigt wurde. Ein Manuskript mit den Ergebnissen ist zur Veröffentlichung eingereicht worden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2016) Genome-wide identification of transcriptional start sites in the haloarchaeon Haloferax volcanii based on differential RNA-Seq (dRNA- Seq). BMC Genomics 17:629
Julia Babski, Karina Haas, Daniela Näther-Schindler, Friedhelm Pfeiffer, Konrad Förstner, Mathias Hammelmann, Rolf Hilker, Anke Becker, Cynthia Sharma, Anita Marchfelder, Jörg Soppa
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(2019) Characterization of the transcriptome of Haloferax volcanii, grown under four different conditions, with mixed RNA-Seq. PloS ONE 14:e0215986
Sebastian Laass, Vivian Monzon, Jana Kliemt, Mathias Hammelmann, Friedhelm Pfeiffer, Konrad U. Förstner, Jörg Soppa
