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W I S S EN S CH AFT · JOU R N AL C LUB
Zyklisches di-GMP als zentraler Zeitgeber im Zellzyklus von Caulobacter ÿ Sauerstoff und zelluläre Fitness jenseits des Hypoxie-induzierten Faktors ÿ Bindung von CO2 – wunschgemäß ÿ Der Ursprung der Masern ÿ
Regine Hengge
Florian Schober
DOI: 10.1007/s12268-020-1438-7 © Springer-Verlag GmbH 2020
Zyklisches di-GMP als zentraler Zeitgeber im Zellzyklus von Caulobacter Die bei der Zellteilung entstehenden flagellierten Schwärmerzellen des Modellbakteriums Caulobacter crescentus gehen zunächst auf Wanderschaft in die große weite Mikrobenwelt. Wie aber wissen sie, wann es Zeit wird, als Stämmchenzellen sesshaft zu werden und selbst Nachwuchs zu produzieren? Mit anderen Worten, dass sie von der G1- in die S-Phase des Zellzyklus übergehen sollten? ó Die Gruppe am Biozentrum Basel um Urs Jenal (Kaczmarczyk A et al., Nat Commun (2020) 11:816) zeigt nun, wie bei diesem Entscheidungsprozess ein ganzes Netzwerk von Proteinkinasen und anderen Regulatoren unter der Regie des von der zentralen Diguanylatcyclase PleD produzierten sekundären Botenstoffs c-di-GMP zusammenwirken. Schlüsselspieler hierbei sind drei c-di-GMPbindende Proteine: ShkA, CckA, PopA. Steigt
die zelluläre c-di-GMP-Konzentration leicht an, G1/S-Schaltermechanismus ist der Schlüsselaktiviert die hochsensitive Kinase ShkA zu- schritt des Zellzyklus verstanden, auch wenn nächst eine regulatorische Kaskade, die nicht weitere Rätsel zu lösen bleiben – z. B. welche nur G1/S-Übergangsgene, sondern auch PleD unbekannte Kinase die ersten paar Moleküle zusätzlich aktiviert und damit zu einem weite- der Diguanylatcyclase PleD aktiviert und ren Anstieg von c-di-GMP führt. Die Kinase damit eine Caulobacter-Zelle erkennen lässt, CckA wird von diesem erhöhten c-di-GMP in dass ein passendes Plätzchen zur Vermehrung die Phosphatase-Form überführt, welche die gefunden ist. DNA-Replikation freigibt und zusammen mit Regine Hengge ó PopA auch dafür sorgt, dass die ShkA-Kaskade proteolytisch beseitigt wird, d. h. deren Aktivität auf die kurze G1/S-Übergangszeit beschränkt bleibt. In zunächst positiven und dann negativen Rückkopplungsschleifen wird das Signal also produziert, verstärkt und dann wieder abgeschaltet. Y Mit der Aufklärung dieses dynamisch c-di-GMP-kontrollierten Abb.: Caulobacter-Zellen. Bild: © Urs Jenal.
Sauerstoff und zelluläre Fitness jenseits des Hypoxie-induzierten Faktors Die Sauerstoffkonzentration in Organen unterscheidet sich je nach Lage im Kreislaufsystem massiv. Wie passen sich Zellen daran an? Jenseits der klassischen O2-sensorischen vHL-PHD-HIF-Achse identifizierten I. H. Jain et al. (Cell (2020) 181:716– 727) Gene, die für die zelluläre Fitness in hohen und niedrigen O2-Konzentrationen essenziell sind. ó Neben den physiologischen Schwankungen der Sauerstoffkonzentration können extreme Hypoxie oder Sauerstoffüberschuss pathologische Folgen haben. Ausgehend von der Frage, welche genetischen Erkrankungen durch Variation der O2-Konzentration kompensiert werden könnten, führten die Autoren ein CRISPR-Cas9-Screening
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