SH1, ein halophiler, archaealer Virus: Genetik und Evolution

Über die mikrobiologische Biodiversität und dem Methabolismus der Organismen extremer Habitate, den Lebensräumen vieler Archaea, ist nur wenig bekannt, obwohl diese einen signifikanten Teil des Landschaftsbildes darstellen und einen großen Pool derzeit noch ungenützter Enzymresourcen beherbergen. Zu den am besten erforschtesten gehören die thermophilen Archaea, dieses läst sich am Beispiel der kommerziell verwendeten DNA- Polymerasen, z.B. für PCR, darstellen. Eine andere Gruppe stellen extrem halophile Organismen dar, die in verschiedenen Salzseen mit Salz-konzentrationen im molaren Bereich (3-5 M) existieren koönnen. In Salzseen konnte eine große Diversität von Viren (Haloviren) ausfindig gemacht werden, die so wie ihre marinen Gegenspieler eine bedeutende Rolle bei der Limitierung der Population der Wirtszellen, Recycling der Rohstoffe, Vorantreiben der Evolution der Witsstämme und des lentalen Gentransfers, spielen. Das Auftreten vieler neuer Virusarten mit ihrem biotechnologischem Potential ist nicht nur bedeutend für die Gewinnung neuer Enzyme (z.B.: Polymerasen), sondern auch für die Erforschung der replikativen Gene und regulativen Elemente, zur Entwickung neuer genetischer Werkzeuge für die kontrollierte Expression haloarchaealen Proteine. Da archaeale Viren meist nur ein kleines Genom mit gut kontrollierten Programmen der Genexpression aufweisen, stellen sie geeignete Systeme für genetische Studien und die Entwicklung genetischer Werkzeuge dar. Weiters könnten sie auch mehr zum besseen Versändnis des Gentransfer zwischen den Wirtszellen, sowie der Komunikation der Zellen mit ihrer Umwelt beitragen. Ziel dieses Projekt ist es, mehr Informationen und Wissen über einen Vertreter dieser Gruppen, dem halophilen Virus SH1 von Haloarcula hispanica, zu gewinnen. SH1 gehört zu der in hypersalinem Wasser am häufigsten auftretenden morphologischen Gruppe, der runden Viren und weist eine Größe von 70 nm auf. Die Grundcharakteristika, der Infectionszyklus, sowie die Genomsequenz sind bekannt und bereits publiziert. Dieses Virus ist in der Lage, unterschiedliche Spezien, welche zu zwei unterschiedlichen Genera innerhalb der Halobakterien zähen, zu infizieren und die gereinigte genomische DNA von SH1 kann in weiteren verschiedene Zellen transfektiert werden. Folgende Punkte sollen daher im Rahmen dieses Projektes näher analysiert werden: a) Der Mechanismus der Expression und Genregulation des halophilen Virus SH1, sowie der Regulation des Virus im archealen Wirt Hal. hispanica und im bakteriellen Wirt Salinibacter ruber. b) Die Entwicklung einer Methode zur genetischen Manipulation des halophilen Virus in Bezug auf Struktur- und Funktionsanalysen. c) Die Replikation des Virus sowohl im spezifischen Wirt Hal. hispanica als auch im Bakterium S. ruber. In der Arbeitsgruppe von Dr. Dyall-Smith wurden Methoden zur Bestimmung der Promotorstärke von halophilen Organismen, sowie deren Viren entwickelt und die Haupttranskripte von SH1 wurden bereits kartiert (Kate Porter, nicht publiziert). Das Projekt ist zeitlich so geplannt, dass diese neuen Techniken zum Einsatz kommen und detailierte Erkenntnisse und Aufschüsse über die molekurar Biologie des Virus geben sollen.