Regulatorische Funktion des RNA-Chaperons ProQ in Vibrio cholerae

• Antragsteller: Professor Dr. Kai Papenfort
• Fachliche Zuordnung: Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 544846468

Posttranskriptionelle Genregulation ist in allen Lebensbereichen weit verbreitet. Small RNAs (sRNAs) sind die größte Gruppe posttranskriptioneller Regulatoren in Bakterien und agieren normalerweise durch Basenpaarung mit Ziel-mRNAs, um deren Stabilität und/oder Translation zu verändern. Die Bildung von RNA Duplexen zwischen einer sRNA und einer Ziel-mRNA wird durch mehrere Faktoren bestimmt, beispielweise durch RNA-bindende Proteine. Unter diesen wurde Hfq, ein hexameres, ringförmiges Protein, am ausführlichsten in Bakterien untersucht. Zusätzlich wurde gezeigt, dass auch andere RNA-Chaperone, z.B. Vertreter der hochkonservierten Familie der ProQ-ähnlichen Proteine, auch mit sRNAs interagieren und die Genexpression auf globaler Ebene beeinflussen. Bisher wurde die ProQ-vermittelte Genkontrolle jedoch nur in wenigen Organismen untersucht und die zugrundeliegenden Regulationsmechanismen sind nur unvollständig untersucht. In diesem Projekt werden wir die Rolle von ProQ im menschlichen Krankheitserreger, Vibrio cholerae, untersuchen. Posttranskriptionelle Genregulation ist für die Virulenz und Biofilmbildung von V. cholerae von entscheidender Bedeutung, die Rolle von ProQ in diesen Prozessen wurde aber noch nicht untersucht. Unsere vorläufigen Daten deuten darauf hin, dass ProQ konstitutiv in V. cholerae produziert wird und mit Hunderten von Transkripten interagiert, wie z.B. der FlaX-sRNA. Die globale Analyse von RNA-RNAWechselwirkungen mithilfe der RIL-Seq (RNA interaction by ligation and sequencing) Technologie ergab ein ausgedehntes Netzwerk von ProQ-unterstützten RNA-Duplexbildungen und wies auch auf eine mögliche Rolle von FlaX und verwandten sRNAs bei der Regulierung motilitätsassoziierter Gene in V. cholerae hin. Wir spekulieren, dass ProQ und die damit verbundenen sRNAs die Zellmotilität beeinflussen, indem sie den Aufbau des Flagellenfilaments modulieren. Um diese Frage zu beantworten, werden wir genetische, biochemische und Transkriptom Analysen verwenden, um die molekularen Grundlagen der Genregulation durch ProQ-abhängige sRNAs zu untersuchen. Darüber hinaus werden wir mittels mikroskopischer Analysen die Zellmotilität von V. cholerae in verschiedenen Umgebungen verfolgen. Angesichts der Tatsache, dass Motilität eine entscheidende Rolle im Lebensstil von V. cholerae spielt (sowohl in der aquatischen Umwelt, als auch während einer Wirtsinfektion), glauben wir, dass die dargelegten Experimente dabei helfen werden die Physiologie dieses wichtigen Krankheitserregers zu untersuchen, aber auch einen wichtigen Beitrag leisten werden, um die molekularen Prinzipien der ProQ-vermittelten Genexpressionskontrolle besser zu verstehen

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen