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Projekt
Mechanismen der biomolekularen Kondensation während bakterieller Transkription ribosomaler RNA
Antragstellerinnen / Antragsteller
Dr. Olivier Duss, Ph.D.; Professor Dr. Janosch Hennig; Dr. Julia Mahamid, Ph.D.
Fachliche Zuordnung
Strukturbiologie
Biochemie
Biophysik
Zellbiologie
Biochemie
Biophysik
Zellbiologie
Förderung
Förderung seit 2022
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 506356718
Die Untersuchung der subzellulären Organisation von Prokaryoten durch biomolekulare Kondensation hat in jüngster Zeit an Dynamik gewonnen. Das lag maßgeblich an dem Nachweis, dass der grundlegende Prozess der Transkription ribosomaler RNA (rRNA) in Kondensaten stattfindet, ähnlich wie im eukaryotischen Nukleolus. Insbesondere wurde berichtet, dass NusA, ein essentieller Transkriptions-Anti-Terminationsfaktor, in E. coli eine Flüssig-Flüssig-Phasentrennung (LLPS) durchläuft und die Grundlage für Transkriptionskondensate in schnell wachsenden Zellen bildet. Wie NusA LLPS antreibt und wie Kondensate mit der Transkriptionseffizienz zusammenhängen, ist jedoch noch nicht beschrieben. Unsere eigenen Arbeiten haben kürzlich gezeigt, dass NusA im genomreduzierten Krankheitserreger Mycoplasma pneumoniae an der Schnittstelle zwischen Transkription und Translation sitzt. Das NusA von M. pneumoniae hat eine stark ungeordnete C-terminale Domäne evolviert, die die strukturierten C-terminalen Domänen in E. coli ersetzt und in B. subtilis völlig fehlt. Wir zeigen, dass M. pneumoniae NusA auch in vitro und nach heterologer Expression in E. coli-Zellen phasentrennt. In diesem Antrag wollen wir die Sequenzhypervariabilität zwischen den NusA-Homologen in den drei verschiedenen Bakterien nutzen, um die Prinzipien der Phasentrennung, die Mechanismen der Kondensatnukleation, die Wachstumsdynamik, die supramolekulare Struktur und die Funktion im Zusammenhang mit der rRNA-Transkription, die durch den NusA-haltigen Antiterminationskomplex der ribosomalen RNA-Transkription vermittelt wird, zu untersuchen. Wir werden biochemische und funktionelle Assays, strukturelle Studien in verschiedenen Größenordnungen mit Hilfe der Kernspinresonanzspektroskopie und einer neuartigen Kombination aus Einzelmolekül-Fluoreszenzmikroskopie und Kryo-Elektronentomographie kombinieren, um ein mechanistisches und quantitatives Verständnis der Transkriptionskondensate zu erlangen. Insgesamt werden wir der Gemeinschaft neue Ansätze für die integrative Modellierung der Molekülstruktur und -dynamik in Kondensaten bieten.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
