Lead


Lay summary
Lead:Die Fähigkeit auf Umweltstress zu reagieren und unter unwirtlichen Bedingungen zu überleben, wird in vielen Bakterien über ein spezifisches Stresssystem geregelt. Wir untersuchen am Beispiel des Modellbakteriums Escherichia coli, wie eine Bakterienzelle mit solchen natürlichen Stressbedingungen umgeht und sich an sie anpasst.Hintergrund:Sigmafaktoren sind Regulatorproteine, welche an der Erkennung von Genen auf der DNA verantwortlich sind, ihre Ablesung durch die RNA-Polymerase initiieren und die Synthese der kodierten Proteine einleiten. In Gram-negativen Bakterien ist ein spezifischer Sigmafaktor, RpoS genannt, für die Erkennung einer Gruppe von Genen verantwortlich, die für Stressabwehrproteine kodieren. Die Bildung solcher Abwehrproteine erlaubt es der Zelle, auf Umwelt-Stresssituationen zu reagieren. Bis heute ist unsicher, wie gross die Gruppe der Abwehrproteine ist, die unter der Kontrolle von RpoS stehen und wie Umweltbedingungen sich auf die Erkennung dieser Stressgene auswirken. E. coli hat sieben Sigmafaktoren, von denen sechs auf bestimmte Stimuli reagieren und einen, RpoD, der „allgemeine“ Aufgaben übernimmt. Jeder dieser Sigmafaktoren hat eine typische Erkennungssequenz auf der DNA, was die Ablesung von verwandten Gengruppen erlaubt, nur diejenigen von RpoD und RpoS unterscheiden sich kaum. Es scheint sogar, dass sich die beiden Sigmafaktoren in ihrer Funktion teilweise behindern können.Das Ziel:Wir möchten wissen, welche Umweltbedingungen und Stressoren in welchem Ausmass die Ablesung von Stressgenen durch RpoS auslösen, welche Gene (oder Gengruppen) exklusiv durch RpoS reguliert werden und wie dieser Stress-Sigmafaktor sich von den anderen Sigmafaktoren in seiner Wirkung unterscheidet. Insbesondere interessiert uns, wie das Zusammenspiel von RpoD und RpoS reguliert wird.Bedeutung:RpoS-abhängige Genexpression erfüllt eine zentrale Rolle im gesamten Wachstumsverhalten von Bakterienzellen und ihrer Überlebensfähigkeit. Deshalb sind grundlegende Kenntnisse über die Funktionsweise von RpoS unter unterschiedlichen Wachstums- und Stressbedingungen von grossem Interesse. Da in vielen bakteriellen Krankheitserregern Abwehr-, Überlebens- und Virulenzsysteme offenbar auch über den Sigmafaktor RpoS reguliert werden, sind die hier an E. coli gemachten Untersuchungen auch für den medizinischen und biotechnologischen Bereich von Bedeutung.