Katabolitrepression in Pseudomonas aeruginosa

Pseudomonas aeruginosa ist ein besonderer Mikroorganismus, der sich an die verschiedensten Umgebungen anpassen kann. Einer der Faktoren, die ihm diese Vielseitigkeit ermöglicht, ist die sogenannte aliphatische Amidase, ein Enzym das kurzkettige aliphatische Amide in ihre entsprechende Karbonsäure und Ammoniak aufspaltet, welche als Kohlenstoff- und Stickstoffquelle genützt werden können. Jedoch ist der Ertrag an metabolischer Energie, welche P. aeruginosa aus dem Abbau aliphatischer Amide gewinnt, relativ gering, deswegen sind diese Verbindungen keine bevorzugten Substrate von P. aeruginosa. Im Gegenteil, solange eine energiereichere Kohlenstoffquelle vorhanden ist (im Falle von P. aeruginosa: Succinat) werden sämtliche Gene, welche für die Aufnahme und Verstoffwechselung anderer nicht bevorzugter Nahrungsquellen verantwortlich sind, herunterreguliert. Diese Art der Regulation wird Katabolitrepression (CR) genannt. Wir konnten erstmals zeigen, dass CR in P. aeruginosa über ein Zwei-Komponentensystem (CbrA/B) reguliert wird, das für die Expression von crcZ, einer kleinen regulatorischen RNA (sRNA), verantwortlich ist. CrcZ zeigt eine hohe Bindeaffinität zu Crc, dem Hauptregulator der CR in P. aeruginosa. Crc ist ein translationaler Repressor und CrcZ wirkt dieser Funktion entgegen indem sie an Crc bindet und dadurch eine Interaktion mit den Targetgenen verhindert. P. aeruginosa kann auch als opportunistisches pathogenes Bakterium erhebliche Infektionen hervorrufen, besonders bei Patienten, die an cystischer Fibrose, Krebs oder schweren Verbrennungen leiden. Ein Hauptproblem einer Pseudomonasinfektion besteht in der hohen Resistenz gegenüber Antibiotika und der Ausbildung von Biofilmen. Das Ziel dieses Projektes ist die Charakterisierung der Cbr/Crc Regulationskaskade in P. aeruginosa als regulatorisches System der CR. Zu diesem Zweck werde ich die Bindespezifität von Crc an die sRNA CrcZ und an Targetgenen (z.B. amiE) bestimmen. Weiters werde ich ein potentielles zweites Crc ähnliches Protein (PA4172) im Hinblick auf CR näher untersuchen. Zusätzlich soll der Einfluss des globalen Regulators Hfq auf die Expression von crc und crcZ bestimmt werden. Da im allgemeinen alle von Hfq durchgeführten regulatorischen Phänomenen auf Interaktion mit sRNAs zurückzuführen sind, werde ich versuchen neue sRNAs zu identifizieren, die in der CR involviert sind. Ein weiteres Ziel dieses Projekts liegt auch in der Identifizierung von neuen Targetgenen des Cbr/Crc Systems, besonders im Hinblick auf Gene die für die Entwicklung von Biofilmen und Virulenz von Bedeutung sind. Dieses Projekt soll helfen, einen besseren Einblick in die CR von P. aeruginosa zu erhalten. Da die CR sowohl für die Regulation der Virulenz von P. aeruginosa von Bedeutung ist, als auch für die Synthese von Enzymen, die für den Abbau toxischer aromatischer Verbindungen verantwortlich sind, werden die Ergebnisse dieses Projektes sowohl in medizinischer als auch in industrieller Hinsicht einen wichtigen Beitrag leisten.