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Projekt
Neuartige Regulatoren und Interaktionen in den regulatorischen Netzwerken zur Kontrolle des Autotrophie-Heterotrophie Umschalt-Prozesses im cyanobakteriellen Kohlenstoffmetabolismus
Antragsteller
Professor Dr. Wolfgang R. Hess
Fachliche Zuordnung
Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen
Förderung
Förderung seit 2018
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 397695561
Zahlreiche Hinweise deuten darauf hin, dass wichtige Regulatoren, Aktivitäten und Signaltransduktionsketten in der Steuerung des cyanobakteriellen Primärmetabolismus bisher unidentifziert geblieben sind. Im Rahmen der SCyCode Forschergruppe möchten wir uns auf die Charakterisierung solcher, bisher unbekannter Regulatoren und regulatorischer Elemente fokussieren, die eine Rolle in der Kontrolle des Autotrophie-Heterotrophie Umschalt-Prozesses in Cyanobakterien spielen. Während der 1. Förderperiode konnten wir den sRNA-Regulator ApcZ und das Regulon des Transkriptionsfaktors FurA charakterisieren. Weiterhin haben wir mit Grad-seq und PROMIS4Cyanos zwei Methoden etabliert, um über die Fraktionierung von Protein-RNA-Komplexen und Protein-Metabolitenkomplexen nach Bestimmung der jeweiligen Zusammensetzung und Korrelationsanalyse neue Kandidaten für die Regulation von Komplexen des Primärmetabolismus zu identifizieren. Aufbauend auf diesen Ergebnissen werden wir in der 2. Förderperiode solche putativen Regulatoren und regulatorischen Elemente aus vier unterschiedlichen Ansätzen heraus identifzieren bzw. funktionell genauer charakterisieren. Im ersten Ansatz identifizieren wir Proteine, Proteinkomplexe und ko-fraktionierende Metaboliten mittels des PROMIS4Cyanos Workflows mit einem Fokus auf der Akklimatisierung an Kohlenstoffmangel und die RpaA-Deletionsmutante im Licht/Dunkelwechsel und ihrer bereits bekannten Überakkumulation an 2-Phosphoglykolat. Ausgewählte Kandidaten für eine neuartige Regulation des Primärstoffwechsels, wie z. B. der D-3-Phosphoglyceratedehydrogenase, werden biochemisch validiert. Im zweiten Ansatz möchten wir neu identifizierte potentielle Regulatoren, Proteine als auch kleine regulatorische RNAs, untersuchen und die von diesen kontrollierten Zielgene und Zielmoleküle identifizieren bzw. die bekannten Regulons erweitern. In einem dritten, proteogenomischen Ansatz möchten wir die Grundlage für derartige Untersuchungen erweitern in dem wir bisher unbekannt gebliebene Proteine im Modellsystem Synechocystis sp. PCC 6803 identifizieren. Im 4. Workpackage möchen wir die umfangreichen existierenden Datensätze zur genomweiten Charakterisierung alternativer Promotoren und Transkriptionsstartstellen nutzen, um das von dem Response Regulator RpaA kontrollierte Regulon zu definieren. Für alle 4 Ansätze, die wir in enger Kooperation mit den anderen Mitgliedern der Forschergruppe verfolgen möchten, werden wir Kulturen des Cyanobakteriums Synechocystis sp. PCC 6803 unter kontrollierten Bedingungen anziehen, die uns einen Fokus auf die Regulation des Umschaltens von phototrophem zu heterotrophem Metabolismus ermöglichen. Diese Bedingungen beinhalten Akklimatisierungsreaktionen auf Kohlenstoffmangel, Stickstoffmangel und niedrige Energieverfügbarkeit (Dunkelheit) unter Berücksichtigung des diurnalen Licht/Dunkelwechsels.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
