Evolution und funktionelle Diversität des archaealen Replikationsproteins A

• Antragstellerin: Dr. Anna Papageorgiou, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Strukturbiologie ; Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 577181617

Replikationsprotein A (RPA) ist das primäre einzelsträngige DNA-bindende Protein in Archaeen und Eukaryoten; es ist essentiell für die Genomintegrität während der DNA-Replikation und -Reparatur. Während kanonische heterotrimere RPAs gut charakterisiert sind, kodieren viele Archaeen atypische dimere und/oder monomere Varianten, deren Struktur und Funktion weitgehend unbekannt sind. Diese Wissenslücke schränkt unser Verständnis davon ein, wie essentielle Proteinkomplexe entstehen und trotz vereinfachter Architektur ihre Funktion behalten. Dieses Projekt verfolgt einen integrativen Ansatz, um die funktionelle und evolutionäre Vielfalt archaealer RPAs aufzudecken. Anhand von Methanosarcina acetivorans als Modellsystem werde ich Biochemie, Biophysik und Strukturbiologie kombinieren, um zu untersuchen, wie drei verschiedene atypische RPA-Varianten (zwei heterodimere und eine monomere) ssDNA binden und schützen. Vorläufige Ergebnisse zeigen erhebliche strukturelle Unterschiede zwischen den drei homologen RPA-Varianten und bieten eine einzigartige Gelegenheit, François Jacobs Konzept des „evolutionären Herumprobierens“ innerhalb eines essentiellen Genom-Erhaltungskomplexes zu untersuchen. Aufbauend auf diesen Ergebnissen verfolgt mein Projekt fünf spezifische Ziele: i) Charakterisierung der Architektur, Assemblierung und oligomeren Zustände atypischer RPAs in M. acetivorans; ii) Bestimmung ihrer ssDNA-Bindungseigenschaften und DNA-Beschichtungsmechanismen; iii) Kartierung der taxonomischen Verteilung und strukturellen Diversität von RPA-Homologen in Archaea; iv) Rekonstruktion der Evolutionsgeschichte archaealer RPA mit Schwerpunkt auf Genverlust, Domänenneuordnung und kompensatorischen Anpassungen, und v) Untersuchung potenzieller Interaktionspartner nicht-kanonischer RPAs. Durch die Verknüpfung von Struktur- und Evolutionsbiologie wird dieses Projekt aufzeigen, wie die Genomstabilität in Archaea mit vereinfachten Formen eines essentiellen Replikationsfaktors aufrechterhalten wird. Meine Erkenntnisse sollen gemeinsame Prinzipien für die evolutionären Ursprünge archäischer und eukaryotischer Replisome aufdecken. Darüber hinaus legt dieses Projekt den Grundstein für mein langfristiges Forschungsprogramm zur molekularen Evolution des Replisoms und wird dieses auf zusätzliche Replikationsfaktoren und das Replisom als integrierte molekulare Maschine ausweiten. Die Unterstützung durch dieses Stipendium wird entscheidend dazu beitragen, meine unabhängige Forschungsnische an der Schnittstelle von molekularer Evolution und Biochemie zu etablieren und die erforderliche Expertise, Sichtbarkeit und Unabhängigkeit für die Leitung meiner eigenen Forschungsgruppe aufzubauen.

• DFG-Verfahren: Stelle