Untersuchung von kleinen Arginin-reichen Proteinen der DUF1127-Familie von Agrobacterium tumefaciens

• Antragsteller: Professor Dr. Franz Narberhaus
• Fachliche Zuordnung: Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen
• Förderung: Förderung seit 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 379644215

In jedem beliebigen Organismus ist die Funktion von etwa einem Drittel aller Proteine unbekannt. Eine weit verbreitete Domäne unbekannter Funktion ist DUF1127, eine Arginin-reiche Domäne, die in mindestens 4‘000 verschiedenen Bakterien vorkommt. Eine große Anzahl dieser Proteine ist zwischen 45 und 75 Aminosäuren lang. Wir haben systematisch alle DUF1127-Proteine in dem pflanzenpathogenen Bakterium Agrobacterium tumefaciens identifiziert und begonnen, diese zu charakterisieren. Alle sieben Proteine werden hergestellt und lassen sich aufgrund ihrer Größe, Sequenz und der reziproken Regulation durch einen LysR-ähnlichen Transkriptionsfaktor in zwei Klassen einteilen. Die gleichzeitige Abwesenheit der drei kleinen DUF1127-Protein (47 oder 48 Aminosäuren) führt zu einem auffälligen Wuchsdefekt und zur verstärkten Biofilm-Bildung. RNA-seq-Analysen zeigten eine große Anzahl differentiell regulierter Gene in der Dreifachmutante und deuten auf eine wichtige Funktion der kleinen DUF1127-Proteine bei der Nährstoff-Aufnahme und im Kohlenstoff- und Energie-Metabolismus hin.Aufbauend auf diesen umfangreichen Vorarbeiten wollen wir nun die biologische Funktion der kleinen DUF1127-Proteine weiter aufklären. Wachstums-Experimente in definierten Medien sollen die Komponenten eingrenzen, die zum Wuchs-Phänotyp und zur verstärkten Biofilmbildung führen. Aufgrund der aktuellen Datenlage postulieren wir, dass verschiedene Klassen der DUF1127-Proteine unterschiedliche Funktionen haben. Diese Annahme wollen wir durch Komplementations-Experimente mit verschiedenen DUF1127-Vertretern in der Agrobacterium-Dreifachmutante überprüfen. Aufgrund ihrer geringen Länge haben DUF1127-Proteine vermutlich keine eigene enzymatische Aktivität. Deshalb verfolgen wir die Hypothese, dass diese Proteine ihre Funktion durch Interaktion mit zellulären Faktoren, vermutlich Proteine und/oder RNAs, ausüben. Mit Hilfe von Affinitätschromatographie mit funktionalen markierten DUF1127-Proteinen und anschließender Massenspektrometrie und RNA-Sequenzierung sollen solche Interaktionspartner identifiziert werden. Bei der weiteren Analyse soll auch die Bedeutung der deutlich überrepräsentierten Arginine in den DUF1127-Proteinen betrachtet werden. Von diesen Experimenten erwarten wir weitere Einblicke in die biologische Funktion dieser bisher kaum charakterisierten bakteriellen Proteinklasse.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2002: Kleine Proteine in Prokaryoten, eine unbekannte Welt