Die Expressionsdynamik des CfrBI Restriktions-Modifikationssystems in Einzelzellen und der Einfluss der Restriktion der Phageninfektion für die bakterielle Population
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Restriktions- und Modifikationssysteme (R-M-Systeme) gehören zu den am weitesten verbreiteten und, aufgrund ihrer oft plasmidbasierten Natur, zu den leicht übertragbaren Systemen, die Bakterien nutzen können, um sich vor Infektionen durch Bakteriophagen zu schützen. Das hier untersuchte CfrBI-R-M-System ist ein Typ II R-M-System und besteht aus einer Methyltransferase (MT) und einer Restriktionsendonuklease (RE), die divergent exprimiert werden und eine gemeinsame Promotorregion haben. MT und RE erkennen dieselbe DNA-Sequenz, wobei die MT Schutz vor der RE bietet, welche nur auf nicht methylierte DNA wirken kann. Interessanterweise befindet sich in der Promotorregion des CfrBI-R-M-Systems eine einzelne CfrBI-Erkennungsstelle, die nachweislich die Expression des Systems reguliert. Hier zeigen wir, dass die Expressionsdynamik des CfrBI-R-M-Systems, sowie seine Schutzeigenschaften, von der Kopienzahl des Plasmids abhängen, das es beherbergt. Je höher die Kopienzahl des Plasmids, desto höher ist die Gesamtexpression. Die Expressionsdynamik und das MT-zu-RE-Expressionsverhältnis eines Plasmids mit mittlerer Kopienzahl führte interessanterweise jedoch zur höchsten Phagenresistenz. Nach der Transformation in naiven Zellen war die Expression der RE, welche erst nach Methylierung der CfrBI-Stelle im Promotor auftritt, jedoch im Plasmid mit hoher Kopienzahl am schnellsten. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Ergebnisse zeigen, dass im Falle des CfrBI R-M-Systems die Gesamtexpressionsstärke für den Schutz vor Phagen möglicherweise nicht der vorherrschende Faktor ist, während für die Etablierung des Systems die anfängliche Expressionsrate des MT durchaus der entscheidende Faktor zu sein scheint.
