Visualisierung der DNA Rekombination in kompetenten Bakterien
Final Report Abstract
Die wichtigsten wissenschafllichen Fortschritte: A) CinA ist ein Protein, dessen Synthese zu Beginn der Stationärphase erhöht wird. Es ist allerdings kein Kompetenz-spezifisches Protein, sondern führt eine vermutlich generelle Funktion aus. Es lokalisiert auf dem Chromosom, bindet aber selbst nicht an DNA. Eine Funktion bei der Molybdopterin Synthese ist möglich. B) Smf/DprA hat eine spezifische Funktion in der Kompetenz, assoziiert mit RecA. Auch Smf bindet nicht direkt an DNA, wird aber durch Zugabe von DNA vom Zellpol in kompetenten Zellen abgelöst. Biochemische Arbeiten einer anderen Gruppe zeigten, dass DprA wichtig für die effiziente Interaktion von RecA mit aufgenommener DNA ist. C) RecU und RecO spielen eine Rolle bei der Transformation mit Plasmid DNA. Während RecU vermutlich regulatorisch auf RecA wirkt, bewirkt RecO die Rehybridisierung von DNA durch aufgenommene ssDNA Fragmente, und akkumuliert am Zellpol nur nach Zugabe von Plasmid DNA, nicht durch chromosomale DNA. Dies ist ein erstaunlicher Fall von Lokalisation an einer spezifischen Stelle der Bakterienzelle ausgelöst durch verschiedene Formen von DNA. D) Das neuartige SMC Protein SbcE übt eine Funktion bei der DNA Reparatur sowie bei der Transformation in kompetenten Zellen aus. Es wird zur DNA Aufnahmemaschinerie in kompetenten B. subtilis Zellen rekrutiert und unterstützt einen frühen Vorgang, vermutlich der Beladung von ssDNA mit RecA. Die Visualisierung von Rekombinationsproleinen zeigt also, dass Proteine zu zwei unterschiedlichen Prozessen zu verschiedenen Komplexen zusammengelagert werden. Während der Reparatur von DNA Schäden bilden sich Reparaturzentren auf dem Chromosom aus, während der Transformation assembliert eine Rekombinationsmaschinerie am Zellpol. Dabei werden z.T. neue, spezifische Proteine verwendet und neuartige Interaktionen bewerkstelligt. Diese Untersuchungen belegen die Flexibilität zellulärer Proteine. Durch die Lokalisierung von Proteinen lässt sich jedoch auch belegen, dass Effekte von Gendeletionen nur indirekt sind; so übt das in Streptococcus spezifische Kompetenz-Protein CinA nur eine durch den generellen Übergang in die Stationärphase erzeugten Funktion in B. subtilis aus.
Publications
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(2007). DprA/Smf protein localizes at the DNA uptake machinery in competent Bacillus subtilis cells. BMC Microbiology 7: 105
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(2010). A novel SMC-like protein, SbcC2 (YhaN), is involved in DNA double strand break repair and competence in Bacillus subtilis. Nucleic Acids Res. 38, 455-466
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(2010). Bacillus subtilis CinA is a generally stationary phase-induced proteins that localizes to the nucleoid and plays a minor role in competent cells. Arch. Microbiol. 192: 549-557
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