RNA-basierende Regulation der Photosynthesegene bei der Anpassung von Rhodobacter sphaeroides an unterschiedliche Wachstumsbedingungen

• Antragstellerin: Professorin Dr. Gabriele Klug
• Fachliche Zuordnung: Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 442393317

Der wichtige Einfluss der RNA-basierenden Regulation auf die Expression von Photo-synthesegenen im fakultativ phototrophen Alphaproteobakterium Rhodobacter wurde durch meine früheren Forschungsprojekte aufgezeigt. Neuere Ergebnisse belegen, dass verringerte RNase E Aktivität phototrophes Wachstum stark verlangsamt, dass Überexpression einer einzigen sRNA (UpsM) phototrophes Wachstum verhindert und, dass RNase E zur Abnahme photosynthetischer mRNAs beiträgt, wenn die Zellen die exponentielle Phase verlassen. In diesem Vorhaben soll daher die Rolle der RNA-basierenden Regulation von Photosynthesegenen bei der Adaptation an unterschiedliche Wachstumsbedingungen untersucht werden. Dazu werden wir zunächst unsere für den Wildtyp und einige RNase Mutanten existierenden Transkriptom-Datensätze erweitern und weitere RNase Mutanten sowie eine Mutante des RNA Chaperons Hfq einbeziehen. Alle vorhandenen Datensätze stammen von mikroaeroben Kulturen und wir werden jetzt auch aerobe und phototrophe Kulturen einbeziehen. Um die Mechanismen besser zu verstehen, die der differentiellen Prozessierung von sRNAs mit einer Rolle in der Photosynthesegenexpression zu Grunde liegen, werden wir deren Prozessierung und Halbwertszeiten bei verschiedenen Wachstumsbedingungen mittels Northern blots verfolgen. Wir werden ein in vivo Reportersystem etablieren und auch in vitro Degradation anwenden, um die Aktivität von RNasen zu verfolgen, die eine Rolle bei der mRNA und sRNA Prozessierung spielen. Außerdem werden wir die Mechanismen untersuchen, durch die die Antisense-RNA RSaspufK die Expression von Photosynthesegenen beeinflusst und die sRNA UpsM phototrophes Wachstum verhindert. Für diese Untersuchungen werden Methoden eingesetzt, die in meinem Labor für die Untersuchungen der Rolle kleiner RNAs bereits gut etabliert sind. Wir werden testen, ob die Überexpression der sRNAs die Menge und Halbwertszeiten von Photosynthese-mRNAs beeinflusst und wenn dies der Fall ist, welche RNasen für die veränderten Stabilitäten verantwortlich sind. Wir wollen die MS2 affinity purification Methode einsetzen, um direkte RNA targets von UpsM zu identifizieren, sowie mögliche Proteinpartner. Wir werden auch testen, ob der Einfluss von UpsM auf phototrophes Wachstum auf dessen Funktion als Hfq-sponge beruht.Wir erwarten wichtige neue Aufschlüsse darüber, wie RNA Prozessierung und sRNAs zur Änderung der Expression von Photosynthesegenen beitragen, wenn sich die Zellen an veränderte Wachstumsbedingungen anpassen. Diese Ergebnisse werden generell neue Erkenntnisse zum Beitrag der riboregulation bei der Adaptation von Bakterien leisten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen