Regulation der Organohalid-Respiration durch MarR-Regulatoren in Dehalococcoides mccartyi

Abstract

Vertreter der Gattung Dehalococcoides mccartyi besitzen durch die Organohalid-Respiration eine Schlüsselfunktion bei der Bioremidation halogenierter anaerober Standorte. Reduktive Dehalogenasen (Rdhs) reduzieren dabei die halogenierten Verbindungen. Der Stamm CBDB1 kodiert 32 Gene für Rdhs, die rdhAB-Gene. Wie diese reguliert werden ist bislang unklar. Die meisten rdhAB-Gene sind mit Genen von MarR-Regulatoren oder Zweikomponentensystemen assoziiert. Hier wurde die Rolle der MarR-Regulatoren RdhR1456, -1625 und -1596 in CBDB1 analysiert. Heterologe in vivo Studien bewiesen, dass diese Regulatoren als Repressoren ihrer assoziierten rdhAB-Gene wirken. In vitro Studien deckten die DNA Bindestellen von RdhR1456 auf. Ein gereinigtes RdhR1456StrepC-Protein bildete in Lösung ein Dimer, interagierte jedoch als Tetramer mit der DNA. In vivo Analysen aller MarRs von CBDB1 zeigten die Komplexität der Regulation der OHR auf. Verschiedene MarR beeinflussen die Transkription verschiedener rdhA und rdhR-Gene. Diese Dissertation gibt neue Einblicke in die Regulation der OHR, bei der MarR-Regulatoren eine wichtige Rolle spielen.

The organohalide respiration (OHR) is an important pathway for bioremidiation of halogenated anaerobic habitats. Dehalococcoides mccartyi strains are key players in that microbiological process. Reductive dehalogenases (Rdhs) reduces halogenated compounds. Strain CBDB1 encodes 32 genes for Rdhs, the rdhAB genes, but how they are regulated is unknown untill now. The most rdhAB genes are in vicinity to genes of MarR regulators or two component systems. In this thesis the regulation of rdhAB genes by MarR regulators RdhR1456, -1625 and -1596 was analysed. Heterologous in vivo studies in Escherichia coli revealed RdhR1456, -1625 and -1596 as repressors of associated rdhAB genes. In vitro research exhibited the interaction site of RdhR1456. A purified RdhR1456StrepC protein formed a dimeric structure in solution, but bound as a tetramer to the target DNA. In vivo analysis of all MarR regulators of CBDB1 brings out the complexity of the regulation of OHR in CBDB1. Different MarRs affect the transcription of different rdhA or rdhR genes. This dissertation gives new insight into the regulation of OHR, while MarR regulators play an important role.