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Zusammenfassung:
Vibrio cholerae ist aufgrund der Aufteilung seines Genoms auf zwei Chromosomen ein bekannter Modellorganismus für Bakterien mit mehrteiligen Genomen. Der Replikationsursprung des zweiten Chromosoms, ori2, bildet eine ideale Grundlage für die Entwicklung eines synthetischen sekundären Chromosoms in monochromosomalen Bakterien wie E. coli. Die Regulation der Initiation der DNA-Replikation, vor allem des zweiten Chromosoms, und die Koordination der Replikation beider Chromosomen in V. cholerae sind jedoch noch immer nicht vollständig verstanden. Diese Arbeit soll einen Beitrag zur Erweiterung dieses Verständnisses leisten. Die Koordination der Replikation von Chr1 und Chr2 in V. cholerae erfolgt durch die chr2 replication triggering site crtS auf Chr1, da Replikation der crtS die Initiation der DNA-Replikation an ori2 induziert (Val et al. 2016). Die Kopienanzahl ori2-basierter Replikons, wie des synthetischen sekundären Chromosoms synVicII, ist in E. coli nach Integration der crtS in das Hauptchromosom erhöht. Dieser Effekt konnte genutzt werden, um die Funktionsfähigkeit der crtS verschiedener V. cholerae-Stämme zu untersuchen. Außerdem konnte gezeigt werden, dass die crtS in den Vibrionaceae konserviert ist. Die crtS und ori2 verschiedener Vibrionaceae sind in E. coli bis auf wenige Ausnahmen kompatibel. Zusätzlich zeigten alle untersuchten Vibrionaceae sowohl den aus V. cholerae bekannten Replikationsverlauf ori1-crtS-ori2 als auch eine zeitgleiche Termination der Replikation beider Chromosomen. Weiterhin konnte eine Methode zur Synchronisation der DNA-Replikation in V. cholerae durch Serinhydroxamat (SHX) etabliert werden. Im Zuge dessen wurde der verwendete Stamm V. cholerae A1552 vollständig sequenziert und annotiert. Behandlung von V. cholerae mit SHX führt zur Induktion der Stringent Response (SR) (Haralalka et al. 2003). Im Gegensatz zu E. coli zeigt V. cholerae während der SR einen genau definierten Ablauf von Zellteilungen und Re-Initiationen der DNA-Replikation. Dieser Ablauf wird durch die SR-induzierte Proteinbiosynthese und damit verbundenem Zellwachstum gesteuert und ist somit abhängig von der Produktion des Alarmons (p)ppGpp und dessen Regulation der Transkription. Zudem ist er von der verwendeten SHX-Konzentration abhängig, was sowohl experimentell als auch mittels eines mathematischen Modells gezeigt werden konnte.

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