Systematische Genetik und Genexpression

Gebiet

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Ändern sich externe physikalische Parameter wie zu Beispiel die Salzkonzentration so führt dies zu osmotischen Stress und der sofortigen Aktivierung von Signalwegen. Die Konsequenz ist Veränderungen von Enzymaktivitäten und auch in großem Maßstab zu Veränderungen im Transkriptions-Programm. Sensoren, Signalwege, bestimmte Transkriptionsfaktoren, Chromatin und viele andere Faktoren tragen zu diesen Anpassungen bei. Wir konzentrieren uns auf das Zusammenspiel der verschiedenen Komponenten auf der Chromatin-Ebene.

Figur 2 Osmotischer Stress

Interner zellulärer Stress stammt aus Fehlfunktionen wichtiger Komponenten. Toxine verursachen eine solche Wirkung. Wir interessieren uns für die kompensatorische Reaktion von Zellen auf Pilzgifte der Trichothecene-Klasse. Die Kontamination von wichtigen Agrarprodukten wie Weizen, Gerste oder Mais mit dem Trichothecene Mykotoxin Deoxynivalenol (DON) aufgrund einer Infektion mit Fusarium-Arten, insbesondere F. graminearum, ist ein weltweites Problem. DON wird bei der Infektion der Wirtspflanze im Gewebe hergestellt und ist ein wichtiger Virulenzfaktor für F. graminearum. Mutanten mit Defekten in Toxinproduktion haben reduzierte Infektiosität. Wir sind an den Effekten auf die zelluläre Homoestase interessiert. Die Methodik, um diese Fragen zu beantworten nutzt Hefe als hoch entwickeltes genetische Modellsystem.

Projekte

Environmental stress induced transcription: Chromatin versus transcription

Our goal is to understand how cells adjust gene expression of stress genes - using yeast as a model system. Transcription of stress genes is changing chromatin structure and vice versa.

Which activities are involved in maintenance and adjustment of chromatin and adjusting of the canonical structure?

In yeast, the SWI/SNF-type chromatin remodelling complex INO80 is required globally for timely repression of stress-induced genes. Our data suggest that INO80 in cooperation with other factors restores nucleosome structure at stress loci. (Klopf et al., 2009 MCB, Niederacher, Klopf, Schüller 2011).  

How is the chromatin structure of promoters and open reading frames contributing to proper gene regulation?

We approach this now by detailed investigation of the chromatin structure of stress genes and identification of the involved factors and their interactions.

Figur 4 Osmotic stress response in yeast. 

Reporter proteins such as Msn2 fused to GFP demonstrates the rapid response of simple yeast cells to the change of environmental condition such as osmotic stress in this case. 

Figur 5 Confrontation of a Macrophage with the C. glabrata cells. The green fluorescence is due to expression of a catalase-GFP fusion protein and demonstrates the accumulation of peroxisomes and other metabolic adjustments (Roetzer Cell. Microb. 2009)

Stress signalling in a human pathogenic yeast

How is signalling of environmental cues wired in the human fungal pathogen Candida glabrata? This yeast is closely related to S. cerevisiae. The contact with the host provides a number of different and stressful environments for the pathogen. Since obvious „virulence“ genes are lacking, the clue to pathogenicity might be in specially tuned gene regulation. 

We found that Candida glabrata has shifted its metabolic and environmental responses to host environments.  (Roetzer Cell. Microb. 2009, Roetzer Febs Lett. 2011).  We further investigate stress and starvation responses such as autophagy and their contribution to virulence. 

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