Mechanismen der Hfq-vermittelten Genexpressionsregulierung durch kleine regulatorische RNAs in Clostridium difficile

• Antragstellerin: Professorin Dr. Franziska Faber
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Mikrobiologie und Mykologie, Hygiene, Molekulare Infektionsbiologie ; Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 441649355

• Erstellungsjahr: 2025

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Kleine regulatorische RNAs (sRNAs) sind allgegenwärtige posttranskriptionale Regulatoren in Bakterien. Ihre regulatorischen Funktionen stellen eine integrale nichtkodierende Komponente in transkriptionellen Virulenz- und Stress-assoziierten Regulons dar und beeinflussen nahezu alle Aspekte der bakteriellen Physiologie. Es gibt jedoch nur wenige Bakterienarten, bei denen die Genregulation durch sRNAs und zugehörige RNA- bindende Proteine (RBPs) systematisch und mechanistisch charakterisiert wurde. Unsere Arbeiten an Clostridioides difficile identifizieren die Existenz eines komplexen posttranskriptionellen Netzwerks, das durch das globale RBP Hfq koordiniert wird, und unterstreicht dessen Bedeutung bei der Regulierung infektionsassoziierter Vorgänge, insbesondere der Sporulation. Zusätzlich zu den kürzlich veröffentlichten sRNAs, die die Initiation der Sporulation regulieren, hat unsere globale Identifizierung von RNA-RNA-Interaktionen mit Hilfe von RIL-seq mehrere interessante sRNAs und ihre Zielgene identifiziert, die Auswirkungen auf den Infektionsprozess haben. Viele dieser sRNAs weisen unterschiedliche Expressionsprofile auf, von denen einige direkt von spezialisierten Sigma Faktoren, wie dem Stress-assoziierten Sigma Faktor σB, aktiviert werden. Dies deutet darauf hin, dass diese sRNAs Teil von gemischten regulatorischen Expressionsprogrammen sind, an denen sowohl sRNAs als auch Transkriptionsfaktoren beteiligt sind. In Zukunft werden wir diese komplexen regulatorischen Netzwerke untersuchen, um besser zu verstehen, wie sie die Virulenz als Reaktion auf Veränderungen in der Darmumgebung beeinflussen.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• An RNA-centric global view of Clostridioides difficile reveals broad activity of Hfq in a clinically important gram-positive bacterium. Proceedings of the National Academy of Sciences, 118(25).
  Fuchs, Manuela; Lamm-Schmidt, Vanessa; Sulzer, Johannes; Ponath, Falk; Jenniches, Laura; Kirk, Joseph A.; Fagan, Robert P.; Barquist, Lars; Vogel, Jörg & Faber, Franziska
  
• Grad-seq identifies KhpB as a global RNA-binding protein inClostridioides difficilethat regulates toxin production. microLife, 2.
  Lamm-Schmidt, Vanessa; Fuchs, Manuela; Sulzer, Johannes; Gerovac, Milan; Hör, Jens; Dersch, Petra; Vogel, Jörg & Faber, Franziska
  
• A network of small RNAs regulates sporulation initiation in Clostridioides difficile. The EMBO Journal, 42(12).
  Fuchs, Manuela; Lamm‐Schmidt, Vanessa; Lenče, Tina; Sulzer, Johannes; Bublitz, Arne; Wackenreuter, Janet; Gerovac, Milan; Strowig, Till & Faber, Franziska
  
• An sRNA overexpression library reveals AbnZ as a negative regulator of an essential translocation module in Caulobacter crescentus. Nucleic Acids Research, 53(1).
  Velasco-Gomariz, Manuel; Sulzer, Johannes; Faber, Franziska & Fröhlich, Kathrin S.
  
• The conserved noncoding RNA ModT coordinates growth and virulence in Clostridioides difficile. PLOS Biology, 22(12), e3002948.
  Lenče, Tina; Sulzer, Johannes; Andress, Kilian; Gribling-Burrer, Anne-Sophie; Lamm-Schmidt, Vanessa; Barquist, Lars; Smyth, Redmond P. & Faber, Franziska