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1. RNA-Thermometer

(SPP 1258: Sensorische und regulatorische RNAs in Prokaryoten)

Um die Expression von Hitzeschock-, Kälteschock- und Virulenzgenen an die äussere Temperatur anpassen zu können, haben Bakterien diverse Mechanismen zur Temperaturmessung entwickelt. Wir beschäftigen uns mit regulatorischen RNAs am 5’-Ende von bakteriellen mRNAs, deren Struktur von der Temperatur reguliert wird. Bei niedrigen Temperaturen wird die Ribosomenbindestelle durch eine Sekundärstruktur blockiert. Bei erhöhten Temperaturen schmelzen die Basenpaare auf und Translation wird ermöglicht. Wir untersuchen die Struktur und Funktion von RNA-Thermometern aus verschiedenen Bakterien.

 

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. Bakterien-Pflanzen-Interaktion

(SFB 480: Molekulare Biologie komplexer Leistungen von botanischen Systemen)

Phosphatidylcholin (PC) ist das hauptsächliche Membranlipid in eukaryontischen Zellen. Erst seit wenigen Jahren ist bekannt, dass auch viele Bakterien PC synthetisieren können. Die Gegenwart von PC in den Membranen von Bradyrhizobium japonicum, dem Stickstoff-fixierenden Wurzelsymbionten der Sojabohne, ist für eine effiziente Interaktion mit der Wirtspflanze unerlässlich. Ein Ziel des Teilprojektes ist es, die molekularen Hintergründe dieses Zusammenhanges aufzuklären. Dazu werden die aufgrund der Genomsequenz postulierten PC-Biosynthesewege in B. japonicum genetisch und biochemisch charakterisiert. Um zu klären, ob PC auch bei pathogenen Bakterien-Pflanzen-Interaktionen eine Rolle spielt, werden die aufgrund der Genomsequenz vorhergesagten PC-Synthesewege in Agrobacterium tumefaciens sowie deren Bedeutung für die Infektion von Wirtspflanzen untersucht.

 

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.