Die CcsR sRNAs in Rhodobacter sphaeroides 2.4.1 und anderen Alphaproteobakterien

Abstract

Bakterien kommen in den unterschiedlichsten Habitaten vor und haben sich über eine Vielzahl von regulatorischen Mechanismen an diese Habitate angepasst. So wird der zelluläre Metabolismus beispielweise den vorhandenen Nährstoffen angepasst und häufig zusätzlich stressabhängig reguliert. Hierbei werden neben einer Vielzahl von regulatorischen Proteinen auch kleine nicht-kodierende RNAs (sRNAs) genutzt, die unter ausgewählten Bedingungen exprimiert werden und die Expression spezifischer Gene regulieren. Im photosynthetisch aktiven Alphaproteobakterium Rhodobacter sphaeroides gibt es einen Cluster aus den vier homologen sRNAs CcsR1 bis CcsR4, das unter oxidativen Stressbedingungen zusammen mit der mRNA für ein hypotethisches Protein (RSP_6037) exprimiert wird. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Funktion dieser sRNAs in R. sphaeroides analysiert und zusätzlich die Frage adressiert, ob es eine mögliche Konservierung der sRNAs in anderen Alphaproteobakterien gibt. Hierbei konnte einerseits gezeigt werden, dass CcsR1-4 unter oxidativen Stressbedingungen und Hitzestress über die Repression des LuxR-Transkriptionsaktivators FlhR Einfluss nehmen auf die Expression von Genen des Glutathion-abhängigen C1-Metabolismus und des Pyruvatdehydrogenase Komplexes. Andererseits konnte gezeigt werden, dass es verschiedene CcsR RNA Cluster in verschiedenen Alphaproteobakterien gibt, deren Expression häufig an sehr ähnliche Bedingungen gekoppelt ist. Abschließend konnte gezeigt werden, dass die regulatorische Funktion der CcsR RNAs wahrscheinlich nicht auf oxidative Stressbedingungen beschränkt ist, sondern auch auf anaerobe Wachstumsbedingungen erweitert werden kann. Insgesamt konnten die CcsR RNAs also als sRNAs beschrieben werden, die spezifische Teile des zellulären Metabolismus in Zusammenhang mit einem Schutz vor Sauerstoff steuern. Bacteria can be found in a wide range of habitats and have adopted to these habitats via a broad range of regulatory mechanisms. These mechanisms for example lead to regulation of metabolism under stress conditions. Mechanisms of such regulations are based on a wide range of regulatory proteins and regulatory RNAs. These RNAs and proteins are expressed under specific conditions and influence the expression of specific genes. In the photosynthetically active Alphaproteobacterium Rhodobacter sphaeroides 2.4.1 a cluster of four homologous sRNAs was identified, that shows expression under oxidaitve stress conditions. These sRNAs are encoded in an operon together with a gene that is for a hypothetical protein (RSP_6037). In this work the function of the four sRNAs in Rhodobacter sphaeroides was analyzed. In addition analysis of homologoues sRNAs in other Alphaproteobacteria was performed in order to gain insights into a possible conservation of underlying mechanisms. The analyses in different Alphaproteobacteria showed, that expression of the four sRNAs CcsR1-CcsR4 is not limited to oxidative stress conditions but is rather related to general stress conditions. Moreover molecular analyses proved, that CcsR1-CcsR4 in Rhodobacter sphaeroides influence the activity of the pyruvate dehydrogenase complex and of the C1 -metabolism through repression of the transcriptional activator FlhR, which same as the CcsR RNAs is conserved among different Alphaproteobacteria.