Integration of foreign DNA into the bacterial genome during natural transformation

• Applicant: Professor Dr. Wilfried Wackernagel
• Subject Area: Metabolism, Biochemistry and Genetics of Microorganisms
• Term: from 2002 to 2008
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5354619

Viele natürlich transformierbare Bakterien nehmen DNA jeglicher Herkunft auf. Wir gehen der Frage nach, ob die aufgenommene Fremd-DNA ins Genom integriert werden und auf diese Weise zur Diversitätserhöhung und zu evolutiven Prozessen beitragen kann. Dabei haben wir bei dem Gram-negativen Bakterium Acientobacter sp. entdeckt, dass Fragmente von Fremd-DNA (Tausende von Nukleotiden mit kompletten Genen) mit einer Chance von ca. 0.01% verglichen mit arteigener DNA ins Genom integriert werden, wenn sie ein kleines Stück homologe DNA enthalten (Anker-Sequenz). Die Integration erfolgt durch homologe Rekombination am Anker und durch illegitime Rekombination im heterologen Teil des Moleküls. Dieser Mechanismus der "Homologie-erleichterten illegitimen Rekombination (HIR)" soll in seinen molekularen Details untersucht werden. Es sollen u.a. die Nukleotidsequenzen und ihre Umgebung an den illegitimen Rekombinationssorten charakterisiert werden, die Effektivität der HIR in Abhängigkeit von der Anker-Länge bestimmt werden, die Polarität der Strangintegration ermittelt und der Einfluss von Mismatch-Reparatur auf HIR aufgeklärt werden. Auch andere Bakterien sollen auf den Ablauf des HIR-Mechanismus hin überprüft werden. Wir erwarten, dass durch HIR die Introgression von Fremd-DNA in bakterielle Genome ohne die Mithilfe von genetischen Elementen und ihren Enzymen, z.B. Transposons, erklärt werden kann.

• DFG Programme: Research Grants