PUB - Publikationen an der Universität Bielefeld

Die Stringente Kontrolle ist die erste Reaktion eines Mikroorganismus auf Imbalancen im Stoffwechsel der Aminosäuren. Dabei wirkt das ungewöhnliche Nukleotid (p)ppGpp als globaler Regulator und re-programmiert die bakterielle Transkription. In dieser Arbeit wurde das von der stringenten Kontrolle regulierte, globale Netzwerk von Corynebacterium glutamicum charakterisiert. Es wurden zunächst die Transkriptome einer C. glutamicum rel--Mutante, die kein (p)ppGpp synthetisieren kann und somit nicht in der Lage ist, die Stringente Kontrolle auszulösen, und seines rel+-Vorläuferstammes durch kompetitive Hybridisierung mit genomweiten DNA-Mikroarrays miteinander verglichen. Es zeigten sich komplexe Unterschiede: insgesamt waren 357 Gene im rel--Stamm differentiell transkribiert. In einem weiteren Ansatz wurde versucht, diese Komplexität zu reduzieren. Dazu wurde zunächst durch Addition von DL-Serinhydroxamat (SHX) zum rel+-Stamm die Stringente Kontrolle ausgelöst und der zeitliche Verlauf des Effekts auf die Transkription der Histidin- und Serinbiosynthesegene mittels real-time RT-PCR gemessen. Es zeigte sich, dass alle Gene der beiden Biosynthesen positiv stringent kontrolliert werden und dass der Effekt zehn Minuten nach Zugabe von SHX sein Maximum erreicht. Im Anschluss daran wurden die Transkriptome des C. glutamicum rel+- und rel--Stammes jeweils vor und 10 Minuten nach der Zugabe von SHX miteinander verglichen. Die differentiell exprimierten Gene wurden dann in drei Gruppen unterteilt: Klasse A enthält die Gene, die nur im rel+-Stamm reguliert sind (rel-abhängige Stringente Kontrolle). In dieser Gruppe sind das Gen für den alternativen Sigmafaktor sigB (positiv reguliert) sowie eine Reihe von Genen des Stickstoffmetabolismus (negativ reguliert) enthalten. Klasse B besteht aus den Genen, die als Antwort auf die Zugabe von SHX in beiden Stämmen differentiell reguliert sind (rel-unabhängige Kontrolle); die meisten Gene für ribosomale Proteine, die ausnahmslos negativ reguliert werden, sind hier enthalten. In Klasse C sind diejenigen Gene eingeordnet, die nur im rel--Stamm unterschiedlich transkribiert werden, wie z.B. mehrere globale Transkriptionsregulatoren, die möglicherweise mit für das komplexe Expressionsmuster im zunächst durchgeführten Mikroarray-Experiment verantwortlich sind. Damit konnten eine Reihe von Gemeinsamkeiten (Histidinsynthese, alternativer Sigmafaktor) wie auch Unterschiede (Stickstoff-Metabolismus, ribosomale Proteine) zur Stringenten Kontrolle im Modellorganismus E. coli gefunden werden.