Bakterielle RNA-Thermometer: Von ausgewählten Beispielen zu globalen Analysen

• Antragsteller: Professor Dr. Franz Narberhaus
• Fachliche Zuordnung: Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 244588142

Strukturierte RNA-Segmente kontrollieren die Genexpression auf allen Ebenen. Viele bakterielle Hitzeschock- und Virulenzgene werden durch RNA-Thermometer (RNAT) reguliert. Diese molekularen Reißverschlüsse sind in der 5‘-untranslatierten Region von mRNAs lokalisiert und falten bei niedrigen Temperaturen in eine Struktur, die den Zugang des Ribosoms blockiert. Ein Aufschmelzen der Sekundärstruktur bei einem Temperaturanstieg auf 37°C (Virulenzgene) oder höher (Hitzeschockgene) legt die Ribosomen-Bindestelle frei und erlaubt dadurch die Initiation der Translation.In der vorangegangenen Förderperiode haben wir die molekularen Mechanismen verschiedener natürlicher und synthetischer RNAT charakterisiert. Darüber hinaus haben wir durch eine Kombination aus in vitro Struktur-Kartierung und Hochdurchsatz-Sequenzierung einen kompletten Überblick über das „RNA-Strukturome“ des Durchfallerregers Yersinia pseudotuberculosis bei drei verschiedenen Temperaturen erhalten. Aus diesem umfangreichen Datensatz wollen wir nun Kapital schlagen und folgende Ziele erreichen: (1) Im Anschluss an die vorläufige Charakterisierung von mehr als 25 neuen RNAT werden wir die Struktur und Funktion ausgewählter Kandidaten detaillierter untersuchen. Von besonderem Interesse sind der Virulenzfaktor CnfY und verschiedene Komponenten der oxidativen Stressantwort und des Typ-3-Sekretionssystems. (2) Auf Grundlage des RNA-Strukturoms schlagen wir ein bislang kaum untersuchtes regulatorisches Prinzip vor, bei dem die Struktur von einigen kleinen regulatorischen RNAs durch Temperatur so verändert wird, dass die regulatorischen Motive entweder blockiert oder freigelegt werden. Diesen Mechanismus werden wir an ausgewählten Beispielen studieren. In einem dritten Arbeitspaket wollen wir eine neu etablierte Methode zur Entschlüsselung des in vivo RNA-Strukturoms weiter optimieren, um damit einen Einblick in die RNA-Strukturen in der lebenden Zelle zu gewinnen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen