Single-molecule Dynamics in Protein Interactions: Characterization of RarA and RecD2 of Bacillus subtilis

Die Erhaltung der Genomintegrität ist eine sehr bedeutende Funktion des Lebens, um genetische Information zu bewahren. Die homologe Rekombination nimmt in diesem Zusammenhang eine Schlüsselfunktionen ein, da diese der Reparatur von DNA dient. Ich verwendete eine neue Technik, die es ermöglicht Einzelmolekül-Dynamiken über slim-field Mikroskopie von zwei bisher kaum verstandenen Proteinen, RarA und RecD2, zu beobachten. Zur Analyse ihrer Funktion wurden verschiedene rekombination-defiziente Mutanten getestet. Einzelmolekül-Mikroskopie erwies sich als eine gute Methode um in vivo Proteine und deren Interaktionen zu untersuchen. Unter Verwendung von genetischen Methoden konnte ich zu der Aufklärung eines komplexen Prozesses, der Regulation von homologer Rekombination, in welchem mehrere Faktoren auf verschiedene Art beteiligt sind, beitragen. Hierfür wurden teilweise überlappende Funktionen von Proteinen abhängig von der Art der DNA-Schädigung analysiert. RarA und RecD2 wurden als zwei Faktoren charakterisiert, welche in die Rekombination und Replikation von DNA involviert sind. Es zeigte sich, dass die Proteine am Verlauf der RecA-unabhängigen und RecA-abhängigen Replikation beteiligt sind und als antagonistische Regulatoren der RecA-Filamentierung wirken. RarA interagiert während der Replikation mit DnaB. Desweiteren fungiert es durch die Interaktion mit RecA, RecO, RecR, RecD2 und RecU bei der Rekombination als positiver Regulator von RecA. RarA wird durch die RecQ-ähnlichen Helikasen RecQ und RecS reguliert. RecD2 spielt eine Rolle bei der chromosomalen Segregation, die unter Abwesenheit von RecG oder RuvAB essentiell ist. Als negativer Regulator interagiert RecD2 mit RecA, RarA, RecX, RecF und PcrA.