Molekulare Mechnanismen der Adaption von Bakterien an Veränderungen in der Umgebung
Final Report Abstract
Im Forschungsvorhaben sollte gezielt die Rolle der beiden E. coli Proteine Rsd und DksA in ihrer Bedeutung für die Anpassungsreaktionen der Bakterien unter veränderten Umweltbedingungen und Stress untersucht werden. Für Rsd konnte gezeigt werden, dass neben der für einen Anti-Sigmafaktor erwarteten Bindung an σ70 auch eine Dimerisierung und Bindung an das RNA-Polymerase Core-Enzym möglich ist. Beides spricht für einen komplexeren Mechanismus, als simples Inaktivieren von σ70. Bei der Spezifität gegenüber unterschiedlichen Promotoren konnte ebenfalls festgestellt werden, dass in Abwesenheit von σ70, auch die Transkription σ38-abhängiger Promotoren durch Rsd inhibiert wird. Die Präferenz der Regulation für σ70-spezifische Promotoren lässt sich erst unter kompetitiven Bedingungen mit beiden Sigmafaktoren und unterschiedlichen Promotoren erkennen. Wir konnten zeigen, dass Rsd die Bildung des geschlossenen Initiationskomplexes inhibiert und nicht die Isomerisierung zum offene Komplex oder nachfolgenden Schritte. Untersuchungen zur Regulation der Expression von Rsd zeigten eine Beteiligung von Nukleoid-assoziierten Proteinen (H-NS, StpA, Fis und LRP), sowie des Sigmafaktors σ38. Wir konnten außerdem zeigen, dass die Transkription durch Methylierungen von GATC Sequenzen in der Promotorregion des rsd-Gens durch Dam reguliert wird. Die begonnenen NMR-Strukturanalysen von Rsd wurden wegen der Publikation einer Röntgen-Kristallstruktur nicht fortgesetzt. Für DksA konnten wir den synergistischen Effekt mit ppGpp bei der Transkription unter Bedingungen Stringenten Kontrolle bestätigen und erstmals eine Beteiligung an der differentiellen Expression der einzelnen E. coli rRNA Promotoren nachweisen. Dagegen ist die RNA-Polymerase w-Untereinheit nicht an der positiven Stringenten Kontrolle beteiligt. Wir konnten zudem zeigen, dass in dksA-defekten Mutanten die basalen Transkriptionsraten der rRNA Promotoren verändert sind. Die Proteom-Analysen der dksA-Mutante sind noch nicht abgeschlossen.
Publications
- On the function of E. coli Rsd protein in transcription regulation. 27th Symposium "Mechanisms of Gene Regulation". Ludwigstein (2008)
Hofmann, N. and Wagner, R.
- Studies on the concerted function of DksA and ppGpp as mediators of the stringent control. 27th Symposium "Mechanisms of Gene Regulation". Ludwigstein (2008)
Agyenim, T., Schoengraf, P. and Wagner, R.
- (2010). ppGpp Signalling, in Bacterial signaling, pp. 395-414. R. Krämer and K. Jung, Weinheim: Wiley-VCH Verlag
Wagner, R.
(See online at https://doi.org/10.1002/9783527629237.ch22) - Analyse des Antisigmafaktors Rsd aus E. coli: Charakterisierung von Bindungspartnern, Einfluss von Rsd auf die Transkription und Regulation des rsd-Gens. Dissertation, Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf, (2010)
Nina Hofmann
- The E. coli Anti-Sigma Factor Rsd: Studies on the Specificity and Regulation of its Expression, PLoS ONE 6(5): e19235 (2011)
Hofmann, N., Wurm, R. and Wagner, R.
(See online at https://doi.org/10.1371/journal.pone.0019235)
