Konjugativer Transfer chromosomaler DNA in Streptomyces: molekulares Prinzip und Relevanz für die Genomevolution

01.01.2020 bis 31.12.2022

Konjugation, der DNA-Transfer bei Bakterien durch direkten Zell-Zell Kontakt ist ein Hauptweg des horizontalen Gentransfers (HGT). Antibiotika-produzierende Boden-bakterien der Gattung Streptomyces entwickelten ein einzigartiges Konjugations-system, bei dem doppelsträngige Plasmid-DNA mit nahezu 100% Effizienz übertragen wird. Dieser Transfer wird durch ein einziges Plasmid-kodiertes Protein, die DNA-Translokase TraB, die spezifisch an eine nicht-kodierende Plasmidregion (clt) bindet, vermittelt. Der Plasmidtransfer ist gleichzeitig mit dem Transfer chromosomaler DNA assoziiert. Obwohl diese Chromosome Mobilizing Ability (CMA) über viele Jahrzehnte genutzt wurde um genetische Karten von Streptomycetengenomen zu erstellen, ist der dahinter liegende Mechanismus völlig unbekannt.
Wir beobachteten den Transfer chromosomaler DNA im Megabasen-Bereich und zeigten, dass das Streptomycetenchromosom den Plasmid-kodierten Transferapparat ausnutzt um selbst als mobiles genetisches Element zu agieren. Wir wollen die molekularen Prinzipien der CMA aufklären, dadurch dass wir die clt-ähnlichen chromosomalen TraB-Bindestellen charakterisieren und andere an der CMA beteiligte Faktoren durch insertion tracking (Tn-seq) identifizieren. Die Größe und das Ausmaß der transferierten chromosomalen DNA soll durch Hochdurchsatzsequenzierung ganzer Transkonjugantengenome bestimmt werden, um die Relevanz der CMA für die Verbreitung von Biosynthegenclustern und Resistenzen abzuschätzen.