Universität Jena: ERC-Grant zur Erforschung kleiner RNA-Moleküle

Der Mikrobiologe Prof. Kai Papenfort von der Universität Jena erhält den mit zwei Millionen Euro dotierten Consolidator Grant des European Research Council (ERC) für sein Vorhaben „ArtRNA – Artificial RNA regulators to probe, control, and design gene regulatory networks in bacteria“.

Papenfort widmet sich mit seinem Team im Rahmen des Exzellenzclusters „Balance of the Microverse“ der Universität Jena der Funktion kleiner RNA-Moleküle (small RNA, sRNA), welche auch regulatorische Aufgaben im Zellstoffwechsel übernehmen. In Bakterien etwa wird die Aktivität von schätzungsweise eines Fünftels aller Gene durch kleine RNA-Moleküle gesteuert. Sie können Gene praktisch an- oder abschalten.

Diesen in der Natur verbreiteten Mechanismus machen sich Papenfort und sein Team für Anwendungen in der synthetischen Biologie zunutze: Sie entwickeln künstliche sRNA-Moleküle, mit denen sie gezielt in die Genetik von Bakterien eingreifen können. „Mit künstlichen sRNA-Regulatoren lassen sich die molekularen Mechanismen der mikrobiellen Genexpression detailliert untersuchen“, erläutert der 41-jährige Wissenschaftler. So lassen sich durch gezieltes RNA-Design definierte Gene ansteuern und ihre Aktivität steuern. „Auf diese Weise können wir zum einen grundlegende Erkenntnisse über die Genfunktionen und Regulationskreise in den Organismen gewinnen.“ Zum anderen ermögliche diese Methode beispielsweise auch, die Reaktion auf Antibiotika in pathogenen Bakterien systematisch zu untersuchen.

Kampf gegen multiresistente Krankheitserreger

Dafür besteht nach wie vor großer Bedarf: Weltweit gehen jedes Jahr Millionen Todesfälle auf das Konto antibiotikaresistenter Bakterien. Daher haben die Europäische Kommission und die WHO den Kampf gegen multiresistente Krankheitserreger zu einem zentralen Ziel in ihren Programmen für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit erklärt. „Wir gehen davon aus, dass die in unserem Projekt skizzierte Arbeit dazu beitragen wird, dieses Ziel zu erreichen und ein besseres Verständnis der Entstehung von Antibiotikaresistenzen und der zugrundeliegenden molekularen Mechanismen zu fördern“, sagt Papenfort, der 2017 bereits einen ERC „Starting Grant“ erhalten hat.

Mit dem Fördergeld des „Consolidator Grants“ werden in den kommenden fünf Jahren zwei Postdoktoranden- und eine Promovierendenstelle in Papenforts Team besetzt. „Konkret haben wir uns drei Arbeitsbereiche vorgenommen“, kündigt der Jenaer Mikrobiologe an. Zunächst sollen anhand großer sRNA-Bibliotheken mit mehr als 250.000 verschieden aufgebauten sRNA-Molekülen die Mechanismen aufgeklärt werden, die bei der Interaktion von sRNA und den bakteriellen Genen eine Rolle spielen. Darauf aufbauend wollen die Forschenden gezielt Bakteriengene ansteuern, die für Antibiotikawirkungen bzw. -resistenzen eine Rolle spielen. Und drittens wollen sie diese Techniken so weiterentwickeln, dass sich mit künstlichen sRNA-Molekülen beinahe jedes bakterielle Gen regulieren und beispielsweise für biotechnologische Anwendungen nutzen lässt.