Lennart Randau

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Forschungsgebiet

Wir untersuchen RNA-Prozessierungsmechanismen, die Einblicke in die Koevolution von Prokaryoten (Bakterien und Archaeen) und Viren ermöglichen. Die zwei Hauptforschungsgebiete sind (i) die Fragmentierung von Transfer RNA Genen und (ii) die Funktion der CRISPR/Cas Systeme. CRISPR/Cas sind adaptive Immunsysteme zur Abwehr von Viren und konjugativen Plasmiden in den Genomen von ca. 40% aller Bakterien und fast aller Archaeen. CRISPR Elemente sind gekennzeichnet durch sich wiederholende Sequenzen (Repeats), die von individuellen Sequenzen ähnlicher Länge (Spacers) unterbrochen sind. Die Spacer Sequenzen sind meist Fragmente aus Virengenomen und neue Spacer werden kontinuierlich in ein CRISPR Array eingebaut. Das CRISPR Array wird transkribiert und in den Repeats zu CRISPR RNAs (crRNAs) prozessiert die jeweils einen kompletten Spacer enthalten. Bei einem erneuten Virenangriff kann eine crRNA aufgrund der Basenkomplementarität zwischen Spacer und Fremd-DNA diese erkennen und den Abbau der DNA einleiten. Mehrere Cas Proteine vollführen die drei Hauptaufgaben eines CRISPR/Cas Systems: (i) Einbau von Spacer Sequenzen in den wachsenden CRISPR Array, (ii) Prozessierung der crRNAs und (iii) Erkennung und Abbau von Fremd-DNA mittels crRNAs.

 

Forschungsprojekt

Ziel dieses Projektes ist es den Einfluss von künstlichen Spacer Sequenzen auf die crRNA Prozessierung zu verstehen. Dazu wird ein minimales CRISPR/Cas I-B System synthetisiert, welches den gerichteten Einbau von Spacer Sequenzen ermöglicht. Solche CRISPR/Cas Module können dann zur gezielten Abwehr von Fremd-DNA in synthetischen Zellen eingesetzt werden. RNA-Seq Analysen ergaben, dass individuelle Spacer Sequenzen einen drastischen Einfluss auf die Transkription eines CRISPR Arrays und die Menge an crRNAs ausüben können. Dieser Einfluss soll in einem kontrollierten System in Escherichia coli analysiert werden, um die Effizienz künstlicher CRISPR/Cas Systeme und damit den Schutz der synthetischen Zelle vor Fremd-DNA zu gewährleisten.