Hydrolyse und Funktionen von zyklischem di-AMP in Streptomyces

• Antragstellerin: Professorin Dr. Natalia Tschowri
• Fachliche Zuordnung: Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 314855492

Die Gram-positiven Bodenbakterien Streptomyces spp. gehören zu den wichtigsten und ergiebigsten Produzenten von Antibiotika sowie von anderen klinisch relevanten Naturstoffen. Die Synthese dieser Sekundärmetabolite ist zeitlich und genetisch an einen komplexen Lebenszyklus der Bakterien gekoppelt. Dieser beinhaltet Wachstum eines vegetativen Myzels, bestehend aus sich verzweigenden Hyphen, und Verbreitung mittels Sporen, die an sogenannten Lufthyphen ausgebildet werden. Kürzlich haben wir gezeigt, dass das DAC (diadenylate cyclase) Domänen Protein DisA in Streptomyces venezuelae zyklisches di-AMP produziert. Dieses Signalmolekül bindet an die 5'-untranslatierte Region von rpfA und kontrolliert dadurch die zellulären Mengen des Peptidoglykan-hydrolisierenden Enzyms RpfA. Dennoch sind unsere Kenntnisse über die Synthese, Degradation und Funktion von c-di-AMP in der Physiologie von Streptomyceten sehr lückenhaft. Im Rahmen des SPP 1879 ist das Ziel dieser Projektstudie, auf molekularer Ebene die Rolle von DisA und c-di-AMP in S. venezuelae zu analysieren und zu charakterisieren. Wir werden die Bedingungen, die die Expression sowie Aktivitiät von DisA beeinflussen, identifizieren und werden aufklären, wie dieses Protein und c-di-AMP zu Stressresistenzmechanismen von Streptomyces Bakterien beitragen. Mittels einer globalen pull-down-Analyse werden wir neuartige c-di-AMP-bindende Proteine entdecken und sehr wahrscheinlich die c-di-AMP-degradierende Phosphodiesterase in Streptomyceten identifizieren. Zudem planen wir eine detaillierte Charakterisierung eines bislang unbekannten di-Nukleotids durchzuführen, welches wir in unseren vorherigen Studien in Zellextrakten von S. venezuelae detektiert haben, was möglicherweise zur Entdeckung eines neuartigen Signalmoleküls in Bakterien führt. Zusammenfassend wird diese Studie zum besseren Verständnis der Physiologie von Streptomyces Bakterien beitragen und neue Erkenntnisse darüber liefern, wie diese Bakterien c-di-AMP-abhängige Signaltransduktion einsetzten, um Stress zu bewältigen. Darüber hinaus können die aus dieser Studie hervorgehenden neuen Erkenntnisse zur verbesserten Nutzung von Streptomyces als Antibiotikaproduzenten beitragen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1879: Nucleotide Second Messenger Signaling in Bacteria