Eukaryotische Transkriptionsfaktoren und Signaltransduktion

Unser Ziel besteht in der Aufklärung von molekularen Mechanismen der Genregulation in filamentösen Pilzen durch Sequenz-spezifische Transkriptionsfaktoren und Kofaktoren. Dazu benutzen wir proteinbiochemische Methoden und Biosensor-Techniken, um die Assemblierung von Transkriptionsfaktor-Komplexen in Echtzeit zu analysieren. Unsere Arbeit konzentriert sich auf den CCAAT-bindenden Komplex (CBC).

In Aspergillus nidulans und A. fumigatus besteht der CBC aus den Untereinheiten HapB, HapC und HapE. Eine Vielzahl von Genen wird durch den CBC positiv oder negativ reguliert, darunter Gene, die an der Synthese von Sekundärmetaboliten und der Regulation der Eisenhomöostase beteiligt sind. In Zusammenarbeit mit der Gruppe von Michael Groll (TU München) konnte die Kristallstruktur des CBC:DNA-Komplexes gelöst werden. Diese Daten führten zur Aufklärung eines neuen Mechanismus der CCAAT-spezifischen DNA-Erkennung.

(A) Struktur des CBC:DNA Komplexes. (B) Strukturelle Überlagerung des CBC mit der ersten DNA-Windung eines Nukleosoms.
(A) Struktur des CBC:DNA Komplexes. (B) Strukturelle Überlagerung des CBC mit der ersten DNA-Windung eines Nukleosoms.

Neuartige molekulare Mechanismen der Eisen-Detektion und der Eisenhomöostase

Der bZIP Transkriptionsfaktor HapX spielt eine zentrale Rolle bei der Anpassung an Eisenmangel und damit auch für die Virulenz von A. fumigatus. HapX bindet an CBC. In Zusammenarbeit mit der Gruppe von Hubertus Haas (Medizinische Universität Innsbruck) konnten wir zeigen, dass HapX zusätzlich für die Entgiftung von Eisen durch die Aktivierung der vakuolären Eisenspeicherung essentiell ist. CBC und HapX binden kooperativ an ein evolutionär konserviertes DNA-Motiv. Dieses Motiv erklärt die Diskriminierung zwischen CBC- und HapX/CBC-Zielgenen. HapX fungiert als Janus-Typ Transkriptionsfaktor je nach Verfügbarkeit von Eisen sowohl als Aktivator als auch als Repressor.

(A) Evolutionär konserviertes DNA-Bindemotiv von HapX/CBC. (B) Oberflächenplasmon-Resonanz-Analyse des ternären CBC/DNA-HapX Komplexes auf dem A. fumigatus cccA-Promotor.
(A) Evolutionär konserviertes DNA-Bindemotiv von HapX/CBC. (B) Oberflächenplasmon-Resonanz-Analyse des ternären CBC/DNA-HapX Komplexes auf dem A. fumigatus cccA-Promotor.