Analysis of growth phase-dependent long-range nucleoprotein complexes of nucleoid-associated proteins and their impact on gene regulation in Escherichia coli
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im laufe des Projekts wurden die von den abundanten nukleoidassoziierten Proteine (NAPs) gebildeten Nukleoproteinkomplexe sowohl in vitro als auch in vivo untersucht. Die variablen Nukleoproteinkomplexe wurden durch AFM visualisiert und strukturell charakterisiert. Dadurch konnte eine neuartige Nukleosomenleiterähnliche hochgeordnete Struktur beschrieben werden. Die in vivo Arbeiten zeigten, dass das nukleoidassoziierten Protein HU für die Stabilisierung der sogenannten “transcription foci” unabdingbar ist. Desweiteren, konnte ein Gradient von DNA Supercoiling im Chromosom postuliert werden, der sich von chromosomalen Replikationsursprung OriC in Richtung des Replikationsterminus (Ter) erstrebt. Es konnte festgestellt werden, dass die Genanordnung im Chromosom der zeitlichen Genexpression entspricht. Dadurch konnte ein neues Modell der Genregulation durch die morphologischen Änderungen der Chromosomenstruktur vorgeschlagen werden, in dem die Aktivität der DNA Gyrase (das Enzym, das zu DNA- überspiralisierung führt) eine wesentliche Rolle spielt. Es konnte weiter postuliert warden, das die Änderungen der Transkriptionsmachinerie den Änderungen der chromosomalen DNA Topologie angepasst werden, und umgekehrt. Diese Beziehung wurde als “strukturelle Kopplung” beschrieben. In diesem Modell wird die “strukturelle Kopplung” während der Wachstumzyklus durch reziproken Determination aufrechtgehalten, denn Änderung jeder von gekoppelten Komponenten zieht nach sich unweigerlich die Änderung der anderen. Das Projekt wurde damit erfolgreich abgeschlossen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- (2009) A systematic in vitro study of nucleoprotein complexes formed by bacterial nucleoid associated proteins revealing novel types of DNA organization. J Mol Biol 387, 1261- 1276
Maurer S. Fritz J and G. Muskhelishvili G
- (2010) Coordination of genomic structure and function by the main bacterial nucleoid-associated protein HU. EMBO rep 11, 59-64
Berger M, Farcas A, Geertz M, Zhelyaskova P, Brix K, Travers A and Muskhelishvili G
- (2010) General organisational principles of the transcriptional regulation system: a tree or a circle? Mol Biosyst. 6, 662-676
Muskhelishvili G, Sobetzko P, Geertz M, Berger M
- (2011) Structural coupling between RNA polymerase composition and DNA supercoiling in coordinating transcription: a global role for the omega subunit? MBio 2(4) e00034-11
Geertz M, Travers A, Mehandziska S, Janga SC, Shimamoto N and Muskhelishvili G
- (2012) DNA Information: from digital code to analogue structure. Philos Transact A Math Phys Eng Sci 370(1969): 2960-86
Travers AA, Muskhelishvili G and Thompson JMT
- (2012) Gene order and chromosome dynamics coordinate gene expression during the bacterial growth cycle. Proc Nat Acad Sci USA 109 (2): E42–E50
Sobetzko P, Travers A and Muskhelishvili G
