Aufdeckung des molekularen Mechanismus der Dekryptifizierung des gudB-Gens in dem Gram-positiven Modellbakterium Bacillus subtilis

• Antragsteller: Professor Dr. Fabian M. Commichau
• Fachliche Zuordnung: Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen ; Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 223782191

In allen lebenden Zellen ist Glutamat ein zentraler Metabolit. Daher ist es äußerst wichtig, dass der intrazelluläre Glutamat-Pool konstant gehalten wird. Dies wird dadurch erreicht, dass sowohl die Bildung als auch der Abbau von Glutamat sehr genau auf das verfügbare Nährstoffangebot abgestimmt werden. Das Gram-positive Modellbakterium Bacillus subtilis hat die bemerkenswerte Eigenschaft durch genomische Adaptation auf Störungen des Glutamat-Stoffwechsels zu reagieren. So wird in Mutanten von B. subtilis, denen die funktionale Glutamat-Dehydrogenase RocG fehlt, mit hoher Frequenz das kryptische gudB-Gen aktiviert. Die Suppressor-Mutanten bilden die aktive Glutamat-Dehydrogenase GudB, welche sämtliche Funktionen des RocG-Proteins übernimmt. Das Mutationsereignis basiert auf der Deletion einer Repeat-Einheit eines perfekten Tandemrepeats, welcher sich in dem kryptischen gudB-Gen befindet. Kürzlich konnten wir zeigen, daß die Transkription sehr wichtig für die Aktivierung des gudB-Gens ist. So ist der Tandemrepeat deutlich stabiler, wenn er sich in einem Bereich des Chromosoms befindet, welcher nicht transkribiert wird. Darüber hinaus haben wir gefunden, dass sowohl das Mfd-Protein als auch beide RNase H-Paraloge aus B. subtilis zur Destabilisierung des Tandemrepeats beitragen. Das Mfd-Protein verknüpft die Transkription mit der DNA-Reparatur und die RNase H-Paraloge sind an der Auflösung von RNA:DNA-Heteroduplex-Strukturen beteiligt. Wir haben auch gefunden, daß eine sogenannte Translesions-Polymerase an der Mutagenese des Tandemrepeats im gudB-Gen beteiligt ist. In unserem Forschungsvorhaben möchten wir gerne untersuchen, wie die identifizierten Faktoren zusammenwirken, um die Hypothese zu unterstützen, daß in Bakterien die Integrität von Tandemrepeats stark durch die Transkription beeinflusst wird.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen