Identifizierung der Gestaltungsgrundlagen der Flagellenbiosynthese während der tiefen stationären Phase in einzelnen Bakterien
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Bakterien sind äußerst vielseitige Organismen, die sich vergleichsweise leicht an sich verändernde Umgebungen anpassen können. Wir isolierten eine interessante Mutante für Folgeuntersuchungen aus einer E. coli-Kultur, die mehrere Monate lang ohne Zugabe neuer Nährstoffquellen wuchs. Bei dem mutierten Protein, maoP, handelt es sich um ein kaum verstandenes und wenig untersuchtes Chromosomenorganisationsprotein von E. coli. E. coli bildet Flagellen, Mehrkomponenten-Organellen, die der Fortbewegung dienen, kontraintuitiv unter schlechten Wachstumsbedingungen. Interessanterweise führt eine Mutation in maoP zu einer verstärkten Expression von Flagellen unter guten Wachstumsbedingungen, wodurch das zugrundeliegende regulatorische Netzwerk auf eine unbekannte Weise umprogrammiert wurde. Die Synthese von Flagellen ist ein sehr organisierter und streng regulierter Prozess. Es wurde bereits gezeigt, dass die Gene innerhalb der Netzwerkhierarchie in E. coli stochastisch in Pulsen aktiviert werden, wobei längere inaktive Phasen vorliegen. Erste Ergebnisse aus Mikrofluidikexperimenten deuten darauf hin, dass die maoP Mutation nur die Amplitude der Pulse, nicht aber deren Frequenz beeinflusst, was nicht auf eine Veränderung der transkriptionellen Dynamik hindeutet. Wir haben die Mutation mittels NGS identifiziert und den beobachteten Phänotyp durch Durchflusszytometrie, Epifluoreszenzmikroskopie und Transcriptomics verifiziert. Weitere Experimente sind erforderlich, um den zugrundeliegenden Mechanismus zu entschlüsseln, der unter den gegebenen Bedingungen zur verstärkten Expression der Flagellen führt. Es ist von besonderem Interesse zu verstehen, warum und wie ein Chromosomenorganisationsprotein an diesem Prozess beteiligt ist und ob andere Netzwerke betroffen sind.
