Protein-mRNA Interactions in the Control of Central Carbon Metabolism in Bacillus subtilis
Zusammenfassung der Projektergebnisse
In diesem Projekt wurden zwei wesentliche Aspekte der Protein-RNA- Wechselwirkungen bei der Kontrolle des Grundstoffwechsels in Bacillus subtilis untersucht. Die Aufnahme von Glukose wird in diesem Bakterium durch einen Proteingesteuerten RNA-Schalter reguliert. Da es in B. subtilis vier hochkonservierte Systeme dieser Schalter gibt, haben wir untersucht, wie die Spezifität zwischen dem RNA-bindenden Antiterminationsprotein und der erkannten RNA hergestellt wird. Dazu haben wir zunächst die Spezifitätselemente der RNA-Struktur identifiziert. Es zeigte sich, dass der RNA-Schalter, der vom Glukose-spezifischen Antiterminationsprotein erkannt wird, sich strukturell von den drei anderen Schalter unterscheidet. Diese drei sehr ähnlichen Schalter differenzieren sich durch einzelne wichtige Nukleotide sowie durch zusätzliche regulatorische Mechanismen wie die C-Katabolitenrepression. Im zweiten Schritt haben wir dann die Spezifitätsdeterminanten der RNA-bindenden Domänen der Antiterminationsproteine identifiziert und sind dabei auf zwei Positionen gestoßen, deren Austausch regelmäßig zum völligen Verlust der Bindespezifität führt. Das Operon für den C3-Teil der Glykolyse wird in B. subtilis durch eine RNA-Prozessierung kontrolliert. Hier konnten wir die verantwortliche RNase (die bisher unbekannte, essentielle RNase Y) identifizieren und zeigen, dass diese RNase der Kern einen RNA-abbauenden Komplexes, des RNA-Degradosoms ist. Zu diesem Komplex gehören weitere RNasen, eine RNA-Helikase und die beiden glykolytischen Enzyme Enolase und Phosphofructokinase. Damit wird ein glykolytisches Operon durch RNA-Prozessierung reguliert, aber Enzyme dieses Operons sind gleichzeitig am Proteinkomplex, der für die Prozessierung verantwortlich ist, beteiligt.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2006) Keeping signals straight in transcription regulation: specificity determinants for the interaction of a family of conserved bacterial RNA-protein couples. Nucl. Acids Res. 34: 6102-6115
Schilling, O., Herzberg, C., Hertrich, T., Vörsmann, H., Jessen, D., Hübner, S., Titgemeyer, F. & Stülke, J.
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(2009) Novel activities of glycolytic enzymes in Bacillus subtilis: Interactions with essential proteins involved in mRNA processing. Mol. Cell. Proteomics 8: 1350-1360
Commichau, F. M., Rothe, F. M., Herzberg, C., Wagner, E., Hellwig, D., Lehnik-Habrink, M., Hammer, E., Völker, U. & Stülke, J.
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(2010) The RNA degradosome in Bacillus subtilis: Identification of CshA as the major RNA helicase in the multi-protein complex. Mol. Microbiol. 77: 958- 971
Lehnik-Habrink, M., Pförtner, H., Rempeters, L., Pietack, N., Herzberg, C., & Stülke, J.
