Selen-abhängige Genregulation in Archaea

• Antragsteller: Professor Dr. Michael Rother
• Fachliche Zuordnung: Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 422447039

Selen ist ein essentielles Spurenelement in vielen Vertretern aller drei Domänen des Lebens. Wie Selen in Zellen gelangt, ist jedoch nicht geklärt. Selen ist biologisch aktiv in Form der ko-translationell inserierten Aminosäure Selenocystein (Sec) und der tRNA-Basenmodifikation 2-Selenouridin. Das methanogene Archaeon Methanococcus maripaludis synthetisiert eine Reihe von Sec-enthaltenden Proteinen, die im zentralen Energie-Stoffwechsel, der hydrogenotrophen Methanogenese, aktiv sind. Jedoch werden bei Selenmangel Isoenzyme induziert, die kein Selen enthalten, was den Organismus unabhängig von diesem Spurenelement macht. Unbekannt ist wie M. maripaludis den zellulären Selen-Status sensiert, und wie diese Information transduziert wird, so dass es letztlich zu veränderter Genexpression kommt. Sowohl Sec als auch SeU werden aus Selenophosphat synthetisiert, was diesen Metaboliten zu einem attraktiven Kandidaten macht den zellulären Selen-Status zu repräsentieren. Weiterhin legt die Analyse von M. maripaludis-Mutanten nahe, dass der LysR-Typ Transkriptionsfaktor HrsM sowohl für die Selen-abhängige Induktion der Selenoprotein-Gene, als auch für die Repression der Isogene verantwortlich ist. Unklar ist jedoch, wie HrsM dies -Selen-abhängig- bewerkstelligt. Ziel des Projekts ist, (i) zu klären wie (und in welcher Form) M. maripaludis Selen in die Zelle transportiert, (ii) den Metaboliten, der den Selen-Status repräsentiert zu definieren, und (iii) den molekularen Mechanismus zu ergründen, mit dem HrsM - in Selen-abhängiger Art und Weise - Genexpression beeinflusst.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen