The two-component regulatory system in Streptococcus pneumoniae: Regulation by the CiaR-dependent non-coding csRNAs and control of its activity.

• Applicant: Privatdozent Dr. Reinhold Brückner
• Subject Area: Metabolism, Biochemistry and Genetics of Microorganisms
• Term: from 2015 to 2019
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 275539460

• Final Report Year: 2019

Final Report Abstract

In dem Projekt ’’Das Zwei-Komponenten Regulationssystem CiaRH in Streptococcus pneumoniae: Regulation durch die von CiaR abhängigen nicht-kodierenden csRNAs und die Kontrolle seiner Aktivität“ sollten besondere Aspekte dieses Zwei-Komponenten Systems untersucht werden. S. pneumoniae ist ein humanpathogenes Bakterium das vor allem in jungen und älteren Menschen Lungenentzündungen und noch schwerere Krankheiten auslösen kann. Wie viele andere Bakterien kommuniziert S. pneumoniae mit Hilfe von Zwei-Komponenten Systemen mit seiner Umwelt. Eines dieser Systeme ist CiaRH, das an der Kontrolle der Kompetenz und der Virulenz beteiligt ist. Das System unterliegt einer komplexen Regulation, die noch nicht vollständig verstanden ist. Vor allem die nahezu ständige Aktivität des Systems ist ungewöhnlich, da normalerweise Stimuli benötigt werden, um diese Systeme anzuschalten. Weiterhin ist das System in vielen Fällen unabhängig von der Kinase CiaH, die den Response Regulator durch Phosphorylierung aktiviert. Als alternative Phosphat Quelle wurde Acetylphosphat identifiziert. In diesem Projekt wurde nun erstmalig gezeigt, dass der Prozess der Phosphorylierung des Response Regulators CiaR durch Acetylphosphat durch eine weiter Kinase, die Acetat Kinase AckA, reguliert wird. AckA ist einerseits ein wichtiger Faktor der Acetylphosphat Produktion, bindet aber auch an CiaR und kann dessen Acetylphosphat-abhängige Phosphorylierung negativ beeinflussen. Die Bindung der Acetatkinase AckA an den Response Regulator CiaR und die damit einhergehende Regulation ist ein bisher noch nie beschriebener regulatorischer Zusammenhang. Dadurch werden neue Wege zur Analyse transkriptioneller Kontrolle in S. pneumoniae geöffnet. Es bleibt abzuwarten, ob dieser Kontrollmechanismus auch in anderen Bakterien vorkommt.

Publications

• (2015). Control of competence by related non-coding csRNAs in Streptococcuspneumoniae R6. Front. Genet. 6:246
  Laux, A., Sexauer, A., Sivaselvarajah, D., Kaysen A., and Brückner, R.
  
• (2017). A tetracycline-inducible integrative expression system for Streptococcus pneumoniae. FEMS Microbiol Lett. 364, 5
  Meiers, M., Laux, A., Eichinger, D., Sexauer, A., Marx, P., Bertram, R., and Brückner, R.