Molekulare Aspekte der TAL-Effektor-DNA Bindung

• Antragsteller: Professor Dr. Jens Boch
• Fachliche Zuordnung: Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 245360009

Natürliche TAL Effektoren (TALEs) pflanzenpathogener Xanthomonas Bakterien agieren als Transkriptionsfaktoren in Pflanzenzellen. Sie nutzen eine repetitive DNA-Bindedomäne mit klar vorhersagbarer und programmierbarer Spezifität. Zwei benachbarte Aminosäuren pro Sequenzwiederholung ("repeat"), sogenannte "repeat variable diresidues" (RVDs), spezifizieren, welche DNA-Base gebunden wird. Diese einmalige und neue Art der DNA-Bindung ermöglicht die Konstruktion von designer TALEs für eine gezielte Expression, die Kontrolle genetischer Schaltkreise und ein chirurgisches Editieren des Genoms mit weitreichenden Möglichkeiten für die Grundlagenforschung und die Biotechnologie. In diesem Antrag wollen wir verschiedene molekulare Parameter der TALE-DNA Bindung klären. Zuerst werden wir neue RVD-Spezifitäten und ihre Effizienzen analysieren, die minimale Anzahl und exakte Position bestimmen, die nötig ist für starke Schlüssel-RVDs, und den Einfluss von Fehlpaarungen in der Ziel-Sequenz untersuchen. Um die molekulare Grundlage dieser Regeln zu verstehen, werden DNA-Bindung artifizieller TALEs mit unterschiedlichen RVDs mittels Oberflächen-Plasmon-Resonanz Spektroskopie und Mikro-Thermophorese quantifiziert. Abschließend werden ungewöhnliche natürliche TALE "repeats" und "repeats" von TALE-Homologen auf ihre DNA-Bindung analysiert, um zu verstehen inwieweit das Aminosäure-Rückgrat von TALE "repeats" verändert werden kann ohne DNA-Bindeaktivität zu verlieren. Diese Studien werden Regeln zur TALE-DNA-Bindung klären und generell helfen die Bindung repetitiver Proteine an Nukleinsäuren zu verstehen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen