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1. RNA-Thermometer

Strukturierte RNA-Segmente kontrollieren die Genexpression auf allen Ebenen. Viele bakterielle Hitzeschock- und Virulenzgene werden durch RNA-Thermometer (RNAT) reguliert. Diese molekularen Reißverschlüsse sind in der 5‘-untranslatierten Region von mRNAs lokalisiert und falten bei niedrigen Temperaturen in eine Struktur, die den Zugang des Ribosoms blockiert. Ein Aufschmelzen der Sekundärstruktur bei einem Temperaturanstieg auf 37°C (Virulenzgene) oder höher (Hitzeschockgene) legt die Ribosomen-Bindestelle frei und erlaubt dadurch die Initiation der Translation.

 

2. Regulierte Proteolyse

(SFB642: GTP- und ATP-abhängige Membranprozesse)

Die FtsH-Protease aus E. coli kontrolliert wichtige zelluläre Prozesse, wie die Hitzeschockantwort und die Lipopolysaccharid (LPS)-Biosynthese durch kontrollierten Abbau der beteiligten Faktoren. Die Hitzeschockantwort wird durch den alternativen Sigmafaktor RpoH (Sigma32) reguliert. Bei niedrigen Temperaturen wird der Sigmafaktor mit Hilfe des DnaKJ-Chaperonsystems durch FtsH abgebaut. Die LPS-Biosynthese wird durch den Abbau des Schlüsselenzyms LpxC kontrolliert. Wir interessieren uns für die Frage, wie FtsH seine Substrate erkennt und identifizieren die beteiligten Regionen in RpoH und LpxC mit Hilfe von genetischen und biochemischen Ansätzen.

 

3. Membran-Biogenese in Bakterien

Jede lebende Zelle ist von mindestens einer Membran umgeben, die eine Barriere darstellt und vor äußeren Einflüssen schützt. Wir interessieren uns insbesondere für die Biosynthese des Membranlipids Phosphatidylcholin (PC), das nur in wenigen Bakterien vorkommt, dort aber eine wichtige Rolle in der Stressresistenz und Bakterien-Wirtsinteraktion spielt. Wir untersuchen die Enzyme von drei verschiedenen PC-Biosynthesewegen, die entweder die Kopfgruppe modifizieren oder Fettsäureketten anhängen.

 

4. Metall-abhängige Genregulation in Bakterien

Metalle sind essentiell für die katalytische Aktivität sehr vieler Enzyme, wirken aber in ungebundener Form toxisch. Aus diesem Grund kontrollieren Bakterien genauestens die Expression ihrer Metalloenzyme und ihrer Metall-spezifischen Aufnahme-Systeme.
In unserer Arbeitsgruppe wird seit langem die Molybdän (Mo)-abhängige Genregulation in dem photosynthetischen Bakterium Rhodobacter capsulatus untersucht. Im Mittelpunkt unserer Arbeiten stehen eine Mo-abhängige und eine Mo-freie Nitrogenase, welche die Nutzung von Luftstickstoff als Stickstoffquelle ermöglichen. Insbesondere interessieren wir uns für die molekularen Mechanismen, die der Kontrolle dieser Nitrogenasen und eines hochaffinen Mo-Transporters zugrunde liegen.