Arbeitsgruppe Prof. Dr. M. Thomm
Mitarbeiter an diesem Thema: Christoph Reich



Wechselwirkung von archaeellen und eukaryotischen Untereinheiten

 

In diesem Projekt sollen die Struktur und die Funktion von RNA Polymerasen (RNAP) näher untersucht werden.
In unserem Ansatz nutzen wir zwei gut entwickelte Systeme in der archaeellen und der eukaryotischen Domäne des Lebens. Dabei machen wir uns zu nutze, dass das archaeelle Transkriptionssystem eine vereinfachte Version und der evolutionäre Vorläufer des komplexeren eukaryotischen Systems darstellt. Insbesondere weist das basale archaeelle Transkriptionssystem viele Eigenschaften des eukaryotischen RNAP II Transkriptionsapparates auf. Unser archaeeller Modellorganismus ist Pyrococcus furiosus (Pfu).

Abb. 1 Anzahl und Größe der RNA Polymerase Untereinheiten bei Eukarya, Archaea und Bacteria.
Goede et al., J. Biol. Chem. 2006

Darüber hinaus arbeiten wir mit dem Hefesystem von Saccharomyces cerevisiae, wo uns ein gut entwickeltes genetisches System zur Verfügung steht und wir die Information der hochauflösenden Kristallstruktur der RNAP II nutzen können.
Im archaeellen System wurde in unserer Arbeitsgruppe die in vitro Rekonstitution der Pyrococcus RNAP etabliert.

Abb. 2 Kristallstruktur der RNAP II aus Saccharomyces cerevisiae (links). Kristallstruktur der RNAP II ohne die N-terminale Domäne von Rpb5 (rechts).
P. Cramer, Curr. Opin. Struct. Biol., 2002

1. Funktionieren archaeelle RNAP Untereinheiten in der Hefe?

In einem Ansatz werden Austauschexperimente durchgeführt um herauszufinden, ob archaeelle Untereinheiten oder Fusionsproteine aus archaeellen und eukaryotischen Domänen die Saccharomyces RNAP komplettieren können. Zusätzlich wird untersucht ob, ein Einbau der archaeellen Untereinheiten in eine der drei eukaryotischen RNAP erfolgt.

2. Funktionieren eukaryotische Untereinheiten in archaeellen System?

In diesem Ansatz werden eukaryotische Untereinheiten exprimiert und aufgereinigt, um mit ihnen anschließend die Pyrococcus RNAP zu rekonstituieren. Darüber hinaus werden RNAP rekonstituiert, denen eine bestimmte Untereinheit fehlt.
Diese Enzyme werden dann transkriptionell genauer charakterisiert, um schließlich den Untereinheiten Funktionen zuordnen zu können.

Die archaeelle RNAP stellt damit ein basales System und ein gutes Modell für die eukaryotische Transkription dar.
Es soll ein Beitrag zum besseren Verständnis der Rolle der verschiedenen Untereinheiten geleistet werden und neue Einsichten in das Zusammenspiel von Struktur und Funktion von RNAP gewonnen werden.