Forschungsprojekte
Funktionsanalyse des Elongatorkomplexes
(Projektleiter Karin Breunig)
Temporal and spatial control of cell growth and cell proliferation are of vital importance for plant development and adaptation. At the cellular level and along with its protein partner complexes, RNA polymerase II (pol II) holoenzyme serves to integrate both intra- and extracellular signals in order to coordinate such regulatory networks. At the heart of project B2 lies Elongator, a pol II associated complex, whose cellular function(s) are poorly understood. Elongator is a six-subunit protein complex that appears to be structurally conserved between yeast, plant and humans. Consistent with its transcriptional role as a pol II partner complex, Elongator has histone acetylase activity and interacts with nascent, unspliced mRNAs. Yeast Elongator has also recently been shown to be involved in tRNA modification and polarised exocytosis suggesting additional roles within the cell. Finally, Elongator effects the yeast killer toxin complex zymocin which is lethal forSaccharomyces cerevisiae cells. Toxicity requires Elongator interaction with protein Kti12/Tot4. Removal of Tot4 phenocopies yeast Elongator mutants and deletion of the TOT4 homologue DRL1 from Arabidopsis thaliana leads to deformed roots and leaves. Potentially, Tot4 and DRL1 may serve Elongator-related roles in yeast and plant, respectively. Elongator mutants cause pleiotropic phenotypes including slow growth and enhanced sensitivity to stresses in yeast as well as delayed flowering and organ underdevelopment in plants. The aim of project B2 is to identify Elongator from A. thaliana and to provide a detailed structure/function analysis by reconstituting the protein complex in S. cerevisiae and assaying cross-complementation. Further experimental work will focus on the role of the Elongator partner Tot4/DRL1 and how Elongator may be embedded in plant cellular signalling.
http://www.sfb648.uni-halle.de/teilprojekte/teilprojekt_b2/
Structural analysis of the Gal4-Gal80-Gal1 transcriptional switch
(Projektleiter Karin Breunig)
Die Zusammensetzung von Nucleoproteinkomplexen, die sich an Promotoren eukaryotischer Gene ausbilden bestimmen, ob und mit welcher Rate die Transkriptionsinititation erfolgt. Von besondere Bedeutung sind die Interaktionen der Transkriptionsaktivierungsdomäne (TAD) von DNA-gebundenen Aktivatoren mit multiplen Partnern. Das Hefe Gal4 Protein kontrolliert die Bildung von Präinitiationskomplexen über Interaktionen mit Chromatin-modifizierenden Faktoren und dem Mediator-Komplex. In Abwesenheit des induzierenden Zuckers Galactose werden diese Interaktionen durch das Gal80 Protein verhindert, das mit hoher Affinität an die Gal4-TAD bindet, wodurch die Aktivierung der Gene des Galactose-Metabolismus blockiert wird. Von zentraler Bedeutung für das Verständnis der Transkriptionsregulation durch Gal4 sind die Konformationsänderungen im Gal4-Gal80 Komplex, die zur Gal4 Aktivierung führen, und die Frage wie das Galactose-Sensor Proteins Gal1/Gal3 diese Änderungen auslöst. Trotz erheblichen Fortschritts bei der strukturellen Charakterisierung der einzelnen Proteine gibt es bisher keine mechanistische Vorstellungen zu strukturellen Transitionen innerhalb dieses regulatorischen Moduls. Das Projekt hat zum Ziel, das Gal1-Gal80-Gal4 Regulationsmodul strukturell zu beschreiben, einschließlich der Transitionen, die die Aktivierung von Gal4 induzieren oder begleiten. Das Projekt ist wie folgt gegliedert:
a) Isolierung und strukturelle Charakterisierung von Gal4 aus Kluyveromyces lactis (KlGal4) mit und ohne KlGal80
b) Kartierung von Gal80-Kontaktstellen auf KlGal4
c) Analyse des Einflusses einer sekundären Gal80 Bindestellen auf Aktivität und Regulation von Gal4.
http://www.biochemtech.uni-halle.de/grk1026/
Verovaccines-Neue Produkte und Verfahren für die Impfung von Tieren
(Projektleiter Karin Breunig)
Ziel des Projektes Verovaccines ist die Entwicklung neuartiger Impfstoffe und Impfverfahren mit dem Ziel der Bekämpfung wirtschaftlich bedeutender Tierseuchen. Dabei werden Expertisen der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg auf dem Gebiet der Virologie und Hefegenetik kombiniert und zur Verwertung der Forschungsergebnisse weiter entwickelt. Im Fokus stehen „subunit-Markervakzine“, Proteinantigene von Krankheitserregern, die in Hefen der Species Kluyveromyces lactis hergestellt und, als völlig neuartiges Verfahren, direkt in Form der rekombinanten Hefe oral/mukosal zum Zwecke der Vakzinierung appliziert werden. Als Prototypen werden derzeit orale Impfstoffe gegen die Tierseuchen Bovine Virale Diarrhoe (BVD) und Klassische Schweinepest (KSP, CSF) entwickelt. Forschungsergebnisse und Marktanalysen der Phase I des Projektes Verovaccines indizieren ein erhebliches Marktpotenzial deutschland- wie auch europaweit. Mit der Entwicklung von Schutzimpfungen gegen BVD und CSF wird zudem ein erheblicher Nutzen für regionale Schweine und Rinder haltende Betriebe erwartet, die für die Wirtschaftsstruktur der agrarisch geprägten Regionen der neuen Bundesländer und ihren typisch großen Betriebseinheiten von großer Bedeutung sind. In Phase II des Projektes sollen einerseits Forschungsansätze zur marktorientierten Verwertung vorangetrieben werden. Andererseits sollen die Innovations- und Marktpotenziale für Vakzine gegen weitere Infektionskrankheiten erschlossen werden. Im Vordergrund stehen dabei wirtschaftlich relevante Viruserkrankungen, für die gezeigt ist, dass sie durch Induktion neutralisierender Antikörper gegen spezifische Virusproteine bekämpft werden können. Die bereits in Phase I etablierte enge Verzahnung der Forschungsgruppen Prof. Breunig (Hefe-Genetik) und Prof. Behrens (Virologie und Immunolgie) bildet das Fundament des Innovationslabors, auf dem einerseits naturwissenschaftlich/medizinische andererseits Vermarktungs- bzw. betriebswirtschaftlich orientierte Einzelprojekte aufbauen. Das Gesamtvorhaben gliedert sich in folgende Einzelprojekte:
A) Verfahrensentwicklung: Orale Vakzinierung mit rekombinanter Hefe“
B) Produktentwicklung: Orale Impfstoffe (Vakora) gegen virale Infektionskrankheiten ·
C) Entwicklung eines Verwertungskonzeptes.
D) Erarbeitung eines Organisationsmodells für die Umsetzung des Verwertungskonzeptes