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Projekt
Charakterisierung des bakteriellen Epitranskriptoms auf der Grundlage von Escherichia coli und T4 Phagen Interaktionen
Antragstellerin
Dr. Katharina Höfer
Fachliche Zuordnung
Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen
Biochemie
Biochemie
Förderung
Förderung seit 2021
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 464500427
Phagen besitzen das Potenzial Bakterien gezielt zu töten. Neben dem Wissen über die Phagen-Struktur sowie über das Phagen-Genom, ist wenig über die Regulation der Transkriptions- und Translationsprozesse während der Phagen-Infektion bekannt. Für die spezifische und zeitliche Regulation des Transkriptions- und Translationsapparats von E. coli verwendet der T4-Phage drei ADP-Ribosyltransferasen (ADPRTs) (Alt, ModA und ModB). ADPRTs übertragen ein ADP-Ribose-Fragment von dem Coenzym Nicotinamid-Adenin-Dinukleotid (NAD) auf spezifische Akzeptor-Proteine. Diese post-translationale Proteinmodifikation wird als ADP-Ribosylierung bezeichnet. Kürzlich entdeckten wir, dass das ubiquitäre Coenzym NAD kovalent mit dem 5′-Ende von spezifischen RNAs in Bakterien sowie höheren Organismen verknüpft sein kann. Die Identifikation dieser neuen RNA Modifikation stellt eine weitere Möglichkeit der zellulären Regulation auf der Ebene des Epitranskriptoms dar. Zudem haben wir entdeckt, dass T4-ADPRT‘s nicht nur NAD, sondern auch NAD-RNA als Substrat akzeptieren. In Rahmen dieser Reaktion, welche wir RNAylierung nennen, übertragen T4 ADPRTs, NAD-RNAs kovalent auf ein Akzeptor-Protein. Unsere Arbeit veranschaulicht den ersten direkten Zusammenhang zwischen RNA-Modifikation und posttranslationaler Proteinmodifikation in Bakterien.In Anbetracht der bedeutenden Rolle von ADPRTs für die Regulation der Ribosomen und RNA-Polymerase Aktivitäten während der Infektion, ist anzunehmen, dass ADP-Ribosylierungen und RNAylierungen weitreichende Auswirkungen auf die Bakterienbiologie haben. Die Verwendung kleiner Moleküle, wie NAD oder NAD-RNA, zur gezielten Regulierung der Transkription und Translation in Bakterien, stellt ein neues, „epitranskriptomisches“ Konzept für die zelluläre Organisation und Regulation des Virusinfektionszyklus dar.In diesem Projekt, wollen wir die Funktion des bakteriellen Epitranskriptoms auf Basis der T4 Phagen - E. coli Interaktion untersuchen. Ziel dieses interdisziplinären Projektes ist es, Einblicke in die zeitliche Regulation der Transkription und Translation während der Infektion zu bekommen. Durch die Kombination von Next-Generation Sequencing (NGS) und proteomischer Ansätze wollen wir den Einfluss der ADP-Ribosylierung und RNAylierung auf die zellulären Transkriptions- und Translationsprozesse während der T4 Phagen Infektion untersuchen. Für diese Studien können wir eine Reihe von bereits in unserer Gruppe etablierten Methoden anwenden. Wir haben das Ziel, die funktionelle Rolle von T4-ADPRTs während des Virusinfektionszyklus zu verstehen, den Einfluss der post-translationalen Proteinmodifikationen auf das Bakterien- und Phagen-Transkriptom zu charakterisieren und den Einfluss der ADP-Ribosylierung auf die Regulation des bakteriellen Translationsapparats zu analysieren. Diese Studie wird unser Verständnis darüber erweitern, wie die ADPRTs des T4 Phagen die bakteriellen Schlüsselmechanismen modulieren um eine wirksame Infektion auszulösen.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
