Das Zwei-Komponenten Regulationssytem CiaRH in Streptococcus pneumoniae: Regulation durch die von CiaR abhängigen nicht-kodierenden csRNAs und die Kontrolle seiner Aktivität.

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Reinhold Brückner
• Fachliche Zuordnung: Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 275539460

Das regulatorische Zwei-Komponenten System CiaRH in dem humanpathogenen Bakterium Streptococcus pneumoniae beeinflusst die genetische Kompetenz, ß-Lactamresistenz, Autolyse, Bacteriocinproduktion und Virulenz. Diese Phänotypen werden im wesentlichen von fünf kleinen nicht-codierenden RNAs beeinflusst, die als csRNAs bezeichnet werden. Diese csRNAs werden von den fünf stärksten Promotoren des CiaRH Operons abgelesen. Die csRNAs unterbinden die Ausprägung der Kompetenz durch die Regulation von comC, das für den Vorläufer des Kompetenz-stimulierenden Peptids CSP codiert. Während fünf weitere Ziele der csRNAs identifiziert wurden, fehlen Zielgene, die die ß-Lactam Resistenz beeinflussen, immer noch. Darüber hinaus ist relativ wenig über die Steuerung der Aktivität des CiaRH Systems selbst bekannt. Der Response Regulator CiaR, der nur phosphoryliert aktiv ist, kann sein Phosphat entweder von der Kinase CiaH bezeihen oder von Acetylphosphat. Wie diese Prozesse reguliert werden ist weitgehend unbekannt. Der Antrag beschäftigt sich mit diesen fundamentalen Aspekten von CiaRH und ist deshalb in zwei Teile aufgeteilt. Der erste Teil beschäftigt sich mit der csRNA-vermittelten Regulation. Die Definition neuer csRNA regulierter Gene ist ein Schwerpunkt. Dabei sind die an der ß-Lactam Resistenz beteiligten Gene von besonderem Interesse. Weiterhin wird die Regulation schon bekannter Zielgene detaillierter untersucht, um die Voraussetzungen zur Regulation und deren Mechanismen definieren zu können. Im zweiten Teil wird die Regulation der Aktivität von CiaRH untersucht. CiaRH unterliegt einer ausgedehnten Feed-back Regulation durch mehrere Mitglieder des CiaR Operons, vor allem durch die csRNAs und die Serinprotease HtrA. Darüber hinaus spielt ein Protein des Pyruvatstoffwechsels, die Acetat Kinase, eine besondere Rolle in der Kontrolle der Aktivität von CiaR in Abwesenheit von CiaH und die Zugabe von Acetat in das Medium bewirkt ein Umschalten des CiaH Proteins von einer Kinase zur Phosphatase. Wie diese Regulationen bewerkstelligt werden und wie sie zusammenhängen wird durch die Kombination von genetischen und biochemischen Methoden untersucht. Das Ziel des Projekts ist eine möglichst umfassende Charakterisierung der Aktivität von CiaRH und die Entwicklung eines Gesamtkonzepts der Regulation dieses komplexen Systems.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen