Vliv promotorové sekvence na využití NAD+ jako substrátu pro iniciaci transkripce RNA polymerázou

Abstract

Čepička na 5' konci RNA byla dlouhou dobu považována za výsadu eukaryotních organismů v podobě 7-metylguanosinové čepičky na konci mRNA. To se však změnilo v poměrně nedávné době, kdy byla v bakterii E. coli pomocí metod kapalinové chromatografie a hmotnostní spektrometrie objevena nová molekula asociovaná s RNA. Touto molekulou se ukázal být nikotinamid adenin dinukleotid (NAD+ ), připojený na 5' konec některých malých regulačních RNA (sRNA). Pozdější pokusy ukázaly, že je NAD+ na 5' konec RNA přidáno RNA polymerázou ab initio, tedy že NAD+ může sloužit jako substrát pro RNA polymerázu při iniciaci transkripce. Výběr substrátu pro iniciaci transkripce určuje do značné míry promotorová sekvence, přičemž zásadním požadavkem je přítomnost adeninu na pozici +1 (transkripční počátek) kódujícího vlákna DNA. Tato práce se věnuje právě sekvenčním požadavkům na promotor pro iniciaci transkripce pomocí NAD+ . Ty jsou zde zkoumány ve třech fázích transkripce in vitro s holoenzymem RNA polymerázy z bakterie Escherichia coli. Jako templát pro transkripci jsou použity různě modifikované promotory RNA1, Pveg, lac UV5, rrnB P1 a jejich chiméry. Také je zde porovnávána RNA polymeráza z bakterií E. coli a B. subtilis z hlediska výběru substrátu pro iniciaci transkripce. Dále je zde popsána izolace proteinu NudC,...

For a long time, 5' cap has been thought to be privilege only for eukaryotic organisms in form of 7-methylguanosine cap at the end of mRNA. This was changed only a few years ago. By using methods liquid chromatography and mass spectrometry a new molecule associated with RNA of Escherichia coli has been found. This molecule turned out to be nicotinamide adenine dinucleotide (NAD+ ) attached to 5' end of some small regulatory RNAs (sRNA). Later it has been shown, that RNA polymerase can attach NAD+ at 5' of RNA ab initio, meaning that RNA polymerase can utilize NAD+ as a substrate for transcription initiation. To some extent substrate for transcription initiation is chosen based on promoter sequence. Crucial requirement is presence of adenine at +1 position of DNA coding strand. This thesis focuses on promoter sequence requirements for transcription initiation with NAD+ . As a template for transcription four promoters with different modifications and their chimeras are used: RNA1, Pveg, lac UV5 and rrnB P1. Also, I tried to compare RNA polymerase from E. coli and B. subtilis in terms of transcription initiation substrate usage. Lastly, I describe here isolation of NudC, enzyme that cleaves NAD+ to nicotinamide mononucleotide (NMN) and adenosine monophosphate (AMP). NudC will be used for upcoming...