Funktionelle Charakterisierung von Bacteroidota RRM-Proteinen: einer vorherrschenden Familie RNA-bindender Proteine in der menschlichen Darmmikrobiota

• Antragsteller: Professor Alexander Westermann, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 564322798

Bakterien des Phylums Bacteroidota sind abundante Vertreter der menschlichen Darmmikrobiota und kommen ihrem Säugetierwirt auf verschiedene Weise zugute. Im Allgemeinen hängt der evolutionäre Erfolg von Bakterien von ihrer Fähigkeit ab, sich schnell an veränderte Umweltbedingungen anzupassen. Die zugrundeliegenden Veränderungen der Genexpression werden häufig auf der post-transkriptionellen Ebene durch sogenannte kleine regulatorische RNAs (sRNAs) unter Mithilfe von globalen RNA-bindenden Proteinen (RBPs) hervorgerufen. Während Bacteroidota im sRNA-Feld lange Zeit vernachlässigt wurden, haben neuere Studien damit begonnen, die RNA-Biologie dieser Bakterien zu studieren und bereits neue Einblicke in sRNA-vermittelte Regulationen geliefert. Die Identität und Rolle globaler RBPs in Bacteroidota ist jedoch weiterhin unklar. Erst vor kurzem ist es meinem Labor gelungen, das erste globale RBP in Bacteroidota zu identifizierten. Das entsprechende Protein (RbpB genannt) gehört zur Familie der “RNA Recognition Motif“ (RRM)-Proteine, die in fast allen Bacteroidota-Arten verbreitet sind. Wir haben RbpB in Bacteroides thetaiotaomicron funktionell charakterisiert und gezeigt, dass dieses RRM-Protein in vivo Hunderte mRNAs und Dutzende sRNAs bindet. Eine B. thetaiotaomicron-Mutante ohne RbpB zeigte einen Kolonisierungsdefekt in Mäusen, welcher abhängig von der Ernährung des Wirts war. Es bleibt jedoch unklar, inwieweit diese Ergebnisse auf andere RRM-Proteine in B. thetaiotaomicron und anderen Bacteroidota-Mitgliedern übertragbar sind. Das vorliegende Projekt soll die zellulären Funktionen von RRM-Proteinen in verschiedenen Bacteroidota-Arten untersuchen. Die gewonnenen Erkenntnisse können dazu beitragen, einige der derzeit größten Lücken in unserem Verständnis der post-transkriptionellen Genexpressionskontrolle dieser dominanten Mitglieder der Darmmikrobiota zu schließen, und Bemühungen vorantreiben, Bacteroidota als Werkzeuge und Ziele für Mikrobiota-zentrierte Interventionstherapien zu nutzen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2474: Entschlüsselung neuer Genfunktionen im menschlichen Darmmikrobiom
• Mitverantwortliche: Professor Dr. Thomas Clavel; Dr. Mikhail Savitski, Ph.D.