DNA-Replikation der beiden Vibrio cholerae Chromosomen

• Antragsteller: Professor Dr. Torsten Waldminghaus
• Fachliche Zuordnung: Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen
• Förderung: Förderung seit 2014
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 261322255

Vibrio cholerae ist einer der tödlichsten Erreger in der Geschichte der Menschheit. Es ist der Erreger der Cholera, einer Krankheit, die durch starken und wässrigen Durchfall gekennzeichnet ist. Ein wachsendes Problem der pandemischen Cholera ist die Ausbreitung von antibiotikaresistenten Stämmen. Die Suche nach neuen und spezifischen Wirkstoffzielen erfordert ein tiefes Verständnis der Biologie von V. cholerae. Ein Schwerpunkt wurde in den letzten Jahren auf die besondere Genomanordnung gelegt. Während die meisten Bakterien ihre genetische Information auf einem einzigen Chromosom tragen, ist das Genom von V. cholerae auf zwei Chromosomen aufgeteilt, wie dies bei fast allen Mitgliedern der Gattung Vibrio der Fall ist. Die Größe beiden Chromosomen Chr1 und Chr2 von V. cholerae beträgt etwa 3 bzw. 1 Mbps. Die DNA-Replikation von jedem der beiden Chromosomen wird an einem einzelnen Replikationsursprung initiiert, wobei die ori1-Regulation vom Initiatorprotein DnaA und ori2 vom Vibrio-spezifischen Protein RctB abhängt. Interessanterweise wird die Chr2-Replikation erst initiiert nachdem etwa zwei Drittel von Chr1 repliziert wurden, was zur synchronen Termination der Replikation der beiden Replikons führt. Kürzlich wurde entdeckt, dass dieser Zeitpunkt von einer DNA-Sequenz auf Chr1 abhängt, die als crtS (Chr2 triggering site) bezeichnet wird. Es wurde gezeigt, dass die Verdoppelung der crtS durch den Prozess der DNA-Replikation die Initiierung am ori2 auslöst. Unser Wissen über diesen Mechanismus ist jedoch nur unvollständig. Daher konzentrieren wir unsere Arbeit hauptsächlich auf die crtS-Site. Eine Reihe von genetischen und Genomik-Experimenten ist geplant, um die crtS-basierte Regulation der Chr2-Replikation zu untersuchen. Des Weiteren stellen wir die Hypothese auf, dass andere unbekannte Faktoren an der Regulation des Replikationsursprungs von V. cholerae beteiligt sind. Wir beabsichtigen, solche vorhergesagten, noch unbekannten Faktoren, mithilfe eines genetischen Hochdurchsatz-Screenings zu finden. Die Identifizierung eines neuen Regulators würde einen spannenden neuen Forschungsschwerpunkt eröffnen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen