CRISPR-Cas Systeme in Haloarchaea: Zusätzliche Funktionen, die nicht zur Verteidigung dienen

Leitung: Anita Marchfelder

Mitarbeiter: Pascal Märkle

Standort: Universität Ulm

Kurzbeschreibung des Projekts:

Vor mehr als zehn Jahren wurde das Immunsystem von Bakterien und Archaeen entdeckt: CRISPR-Cas. Seit seiner Entdeckung wurde das System eingehend untersucht und es wurden viele neue Erkenntnissen gewonnen, wie die molekularen Mechanismen dieser Abwehr funktionieren. Damit konnten dann neue molekulare Werkzeuge für viele Anwendungen entwickelt werden.

Interessanterweise hat man entdeckt, dass das System zusätzlich zu der vor vielen Jahren entdeckten Verteidigungsfunktion auch andere Funktionen ausüben kann. Dazu gehören die Beteiligung an der DNA-Reparatur (z.B. nach Strahlungsschäden), die Regulation der Virulenz (der krankmachenden Wirkung mancher Bakterien), die Regulation von „Gruppenverhalten“ (z.B. Biofilmbildung) und an der Stresstoleranz. Weiterhin haben CRISPR-Cas-Komponenten Einfluss auf Ökologie und Evolution und spielen eine Rolle in der Regulation der Genexpression.

Bisher wurde nach diesen zusätzlichen Funktionen nicht systematisch gesucht und besonders in Archaeen weiß man nichts über solche weiteren Funktionen. Archaeen sind wie Bakterien Prokaryoten, haben aber andererseits große Ähnlichkeiten mit den Eukaryoten, den höheren Zellen, die einen richtigen Zellkern besitzen.

Wir wollen in unserem Projekt eine systematische Suche nach zusätzlichen Funktionen des CRISPR-Cas-Systems in Haloarchaeen durchführen. Das sind Archaeen, die eine Vorliebe für extrem hohe Salzkonzentrationen haben. Die Verteidigungsfunktion des CRISPR-Cas-Systems des Haloarchaeons Haloferax volcanii haben wir schon eingehend untersucht. Im Rahmen dieses Projektes wollen wir nun neue Funktionen von haloarchaealen CRISPR-Cas-Systemen identifizieren und untersuchen:

• Wir wollen herausfinden, ob die Cas1-, Cas2- und Cas4-Proteine zusätzliche Funktionen neben der Abwehr von Viren haben.

• Wir werden sogenannte „orphan CRISPR-Cas-Gene“ – also „verwaiste“ CRISPR-Cas-Gene – untersuchen. Denn einige haloarchaeale Organismen haben entweder nur die CRISPR-Sequenzen ohne Cas-Gene oder umgekehrt: ein mehr oder weniger vollständiges Set an Cas-Genen ohne CRISPR-Sequenzen. Nach dem bisherigen Verständnis machen CRISPR-Sequenzen ohne Cas-Gene (und umgekehrt) keinen „Sinn“ denn sie sind in der Verteidigung gegen Viren nur zusammen funktionsfähig. Wir wollen untersuchen, ob diese Gene aktiv sind und welche Funktion sie haben.

• Wir wollen analysieren, ob eigene Gene vom CRISPR-Cas-System reguliert werden. CRISPR-Loci enthalten manchmal Sequenzen, die gegen das eigene Genom gerichtet sind! Wir wollen feststellen, ob diese Sequenzen die Expression der Gene regulieren können.

• In Bakterien kann die Bildung von Biofilmen vom CRISPR-Cas-System reguliert werden. Wir werden untersuchen, ob die Biofilmbildung in Haloarchaeen auch vom CRISPR-Cas-System reguliert werden kann.

Kommentar verfassen

Trage deine Daten unten ein oder klicke ein Icon um dich einzuloggen:

WordPress.com-Logo

Du kommentierst mit Deinem WordPress.com-Konto. Abmelden /  Ändern )

Google Foto

Du kommentierst mit Deinem Google-Konto. Abmelden /  Ändern )

Twitter-Bild

Du kommentierst mit Deinem Twitter-Konto. Abmelden /  Ändern )

Facebook-Foto

Du kommentierst mit Deinem Facebook-Konto. Abmelden /  Ändern )

Verbinde mit %s