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Projekt
Die Rolle der m6A-RNA-Modifikation zur Kontrolle der Phagenreplikation
Antragstellerinnen
Dr. Sophie Brameyer; Professorin Dr. Kirsten Jung
Fachliche Zuordnung
Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen
Förderung
Förderung seit 2021
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 464582101
In Eukaryoten wird die Virusreplikation unter anderem auch durch die Methylierung der messenger RNA (mRNA) kontrolliert. Dabei werden insbesondere die neu transkribierten viralen RNAs einer post-transkriptionellen N6-Adenosin-Methylierung (m6A) unterzogen. Infolge der Virusinfektion erfolgt ein Anstieg der m6A-Modifikation der Wirts-mRNA, was die Virusreplikation limitiert. Bisher ist fast nichts über einen Einfluß der mRNA-Modifikation zur Kontrolle der Phagenreplikation in Prokaryoten bekannt. Im Rahmen dieses Projekts wollen wir die Bedeutung der m6A-RNA-Methylierung bei der Phagenreplikation im Meeresbakterium Vibrio campbellii ATCC BAA-116 (früher V. harveyi BB120), einem Modellorganismus für das Quorum Sensing, aufklären. In unseren Vorarbeiten haben wir zeigen können, dass V. campbellii vier Prophagen enthält und durch oxidativen Stress der lytische Zyklus eingeleitet wird. Als wichtige Voraussetzung für dieses Projekt ist es uns gelungen, eine stark m6A-RNA dezimierte V. campbellii Mutante zu generieren, in der zwei für Methyltransferasen kodierende Gene (rlmF und rlmJ) deletiert sind. Diese Mutante ist durch einen signifikant höheren Grad der Prophageninduktion und Zelllyse im Vergleich zum Wildtyp gekennzeichnet, was darauf hindeutet, dass auch in Prokaryoten die mRNA-Methylierung eine Rolle bei der Kontrolle der Phagenreplikation spielt. Im ersten Arbeitspacket wollen wir den Wildtyp und eine m6A-RNA dezimierte Mutante (∆rlmF∆rlmJ) hinsichtlich der Induktion des lytischen Zyklus der vier Prophagen in V. campbellii unter verschiedenen Bedingungen (UV-Stress, Hitze, Zelldichte, sekretierte Molekule von Mikrobiota und Mikroalgen) vergleichen. Darüber hinaus soll der Einfluss der m6A-RNA-Methylierung auf das Infektionspotential (Lyse oder Lysogenie) vorhandener und neu isolierter Phagen getestet werden. Im zweiten Arbeitspacket wollen wir untersuchen, welchen Einfluss die m6A-RNA-Methylierung auf die Entscheidung einzelner Zellen, Prophagen zu aktivieren oder lytischen Phagen zu widerstehen, spielt. Dabei sollen fluoreszierende transkriptionelle und translationale Reporterfusionen der zwei intakten Prophagen, die in den beiden V. campbellii-Chromosomen kodiert sind, sowie räumlich-zeitliche Änderungen des Lebenszyklus der Phagen auf Einzelzell-Ebene analysiert werden. Im dritten Arbeitspacket wollen wir untersuchen, in wieweit die Phagenreplikation das m6A-Methylierungsmuster in V. campbellii beeinflusst.Dieses Projekt fokussiert auf eine bisher unerforschte regulatorische Ebene, die Translationsebene, im Replikationszyklus von Phagen. Wir erwarten neue Erkenntnisse über die Phagen-Bakterien-Interaktion im Allgemeinen und speziell über die Feinabstimmung der Entscheidungsfindung der einzelnen Zellen. Langfristig ist es unser Ziel, nach Effektoren zu suchen, die die m6A-RNA-Modifikation modulieren, um neue antivirale Verbindungen zu identifizieren.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
