Struktur/Funktions-Beziehungen der sigma S-haltigen "Stress"-RNA-Polymerase in Escherichia coli

• Applicant: Professorin Dr. Regine Hengge
• Subject Area: Metabolism, Biochemistry and Genetics of Microorganisms
• Term: from 2004 to 2007
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5424677

Im Modellorganismus Escherichia coli erkennen die vegetative RNA-Polymerase Es70 und die "Stress"-RNAP Ess die gleichen Kernpromotoren (-35:TTGACA, -10:TATAAT), aktivieren aber in vivo völlig unterschiedliche Gene. Ess-Selektivität wird dabei durch unterschiedliche Kombinationen verschiedener Zusatzelemente in diesen Promotoren erreicht (u.a. eine distale UP-Element-Halbseite, stärker degenerierte -35 Region oder -35/-10Spacerlänge). Wie die in diesen Elementen enthaltene Information von den beiden RNAP-Varianten strukturell unterschiedlich decodiert wird, ist weitgehend unbekannt. Mit Hilfe von nunmehr vorliegenden RNAP-Kristallstrukturen lassen sich jedoch präzise Vorhersagen machen, welche Aminosäuren an welchen Interaktionen beteiligt sein könnten. Die generelle Strategie im vorliegenden Projekt wird daher darin bestehen, diese Aminosäuren in ss gegen die an diesen Positionen in s70 vorhandenen Aminosäuren auszutauschen, und diese Konstrukte auf ss- oder s70-ähnliches Transkriptionsinitiationsverhalten zu testen, und zwar unter Zuhilfenahme einer bereits vorhandenen großen Kollektion von Promotoren, bei denen die verschiedenen Ess-Selektivität erzeugenden Elemente einzeln oder in Kombination vorhanden sind. Diese Kombination verschiedener Sigmafaktor-Varianten mit verschiedenen Promotorvarianten entspricht formal einer genetischen allel-spezifischen Suppressoranalyse, erlaubt daher Schlussfolgerungen über direkte molekulare Interaktionen von ss- und s70 mit verschiedenen Promotorelementen und ergibt damit eine strukturelle Basis für die unterschiedliche Promotorselektivität der vegetativen und der "Stress"-RNA-Polymerase.

• DFG Programme: Research Grants