Functional characterization of two acid-regulated small RNAs in Helicobacter pylori

• Antragstellerin: Professorin Dr. Cynthia Mira Sharma
• Fachliche Zuordnung: Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 232886862

Kleine regulatorische RNAs (sRNAs) sind eine wichtige Klasse von post-transkriptionalen Genexpressionsregulatoren in der bakteriellen Stressantwort oder Virulenz. Insbesondere Studien in Enterobakterien haben gezeigt, dass sRNAs mehrere Zielgene regulieren können und als zentrale Regulatoren in metabolischen Netzwerken wirken. In vielen Bakterien wird zudem das RNA-Chaperon Hfq für die Regulation durch sRNAs (Riboregulation) benötigt. Bislang ist nur wenig über post-transkriptionale Regulation im Magenkeim Helicobacter pylori bekannt, welcher die Hälfte der Weltbevölkerung kolonisiert und Gastritis, Ulkus oder Magenkrebs verursacht. Viele Studien haben die genetische Diversität oder Virulenz von H. pylori untersucht, aber nur wenig ist über seine Genregulation bekannt. Die kleine Anzahl von Transkriptionsregulatoren in seinem 1.67 Mb großen Genom deutet an, dass es noch weitere Regulatoren wie z.B. sRNAs gibt. Da H. pylori wie 50 % aller Bakterien kein Hfq besitzt, wurde jedoch angenommen, dass es keine sRNAs besitzt. Mittels eines neuen differentiellen RNA-Sequenzierungsansatz konnten wir vor kurzem eine unerwartete Komplexität des H. pylori Transkriptoms zeigen. Neben einer massiven Antisensetranskription haben wir erstmals mehr als 60 sRNAs in H. pylori entdeckt, welche wir nun im Detail charakterisieren möchten. In diesem Projekt möchten wir die zwei abundanten sRNAs HPnc5490 und HPnc2420 untersuchen, welche durch Säure, eine wichtige Stressbedingung für H. pylori im Magen, reguliert sind. Wir konnten zeigen, dass HPnc5490 den Chemotaxisrezeptor TlpB reprimiert, der eine Rolle in der pH-Taxis spielt. Bioinformatische Vorhersagen haben gezeigt, dass HPnc5490 mit einer CU-reichen Region an einen G-Stretch im tlpB 5UTR binden kann. Dieser homopolymerische G-Repeat hat eine variable Länge in verschiedenen Stämmen. Nun möchten wir den exakten Mechanismus der Repression von tlpB durch HPnc5490 sowie ihre eigene Regulation aufklären. Zudem, möchten wir den Einfluss des G-Stretches auf die tlpB Expression und Regulation untersuchen.Die zweite RNA, HPnc2420, enthält eine Anti-Shine-Dalgarno-Sequenz und könnte daher als Antisense-Regulator von trans-kodierten mRNAs wirken. HPnc2420 wird bei pH 7 aber nicht bei saurem pH prozessiert und erste Ergebnisse deuten auf einen Einfluss des Säure-sensitiven ArsRS-Zweikomponentensystems auf die Expression von HPnc2420 hin. Mittels biochemischen und genetischen Methoden möchten wir die Zielgene und Regulatoren dieser sRNA und ihre Rolle in der Säurestressantwort untersuchen. Weiterhin möchten wir in vivo ein Reportergensystem für die Validierung von sRNA-mRNA-Interaktionen etablieren. Unser ultimatives Ziel ist es H. pylori als neuen Modellorganismus für sRNA-Forschung in pathogenen Bakterien sowie Bakterien ohne Hfq zu etablieren. Dies wird nicht nur neue Einblicke in die Riboregulation und Virulenzkontrolle von Helicobacter sondern auch verwandten Pathogenen wie z.B. Campylobacter geben.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen