Účast alternativních sigma faktorů RNA polymerasy při regulaci exprese genů Corynebacterium glutamicum

Abstract

Abstrakt Regulace transkripce sigma faktory RNA polymerasy s extracytoplazmatickou funkcí (ECF) představuje velmi účinný nástroj pro adaptaci buňky na stresové podmínky vyvolané změnami ve vnějším prostředí. Gram-pozitivní, aerobní bakterie Corynebacterium glutamicum je významným producentem aminokyselin. V genomu C. glutamicum se nachází 7 genů kódujících sigma faktory: primární sigma faktor SigA, sigma faktor SigB označovaný jako primary-like sigma faktor a 5 ECF sigma faktorů (SigC, SigD, SigE, SigH a SigM). Gen sigH, kódující sigma faktor SigH se nachází v těsné blízkosti genu rshA kódujícího jeho anti-sigma faktor. Anti-sigma faktory se reverzibilně vážou k příslušným sigma faktorům, čímž blokují jejich aktivitu. Za stresových podmínek je vazba mezi oběma proteiny rozrušena a uvolněný sigma faktor se může vázat k jádru RNA polymerasy a aktivovat iniciaci transkripce. V práci byla studována především regulace exprese genů kódujících nejvýznamnější ECF sigma faktor SigH a jeho anti-sigma faktor RshA a geny patřící k jeho regulonu. Transkripční analýzou operonu sigH-rshA byly identifikovány čtyři vegetativní promotory genu sigH a jeden SigH-dependentní promotor genu rshA. Účast komplexu SigH-RshA na regulaci exprese genů byla zkoumána s použitím delečního kmene C. glutamicum ΔrshA. Metodou DNA...

Abstract Regulation of transcription by extracytoplasmic-function (ECF) sigma factors of RNA polymerase is an efficient way of cell adaptation to diverse environmental stresses. Amino acid- producing gram-positive bacterium Corynebacterium glutamicum codes for seven sigma factors: the primary sigma factor SigA, the primary-like sigma factor SigB and five ECF stress- responsive sigma factors (SigC, SigD, SigE, SigH and SigM). The sigH gene encoding SigH sigma factor is located in a gene cluster together with the rshA gene, encoding the anti-sigma factor of SigH. Anti-sigma factors bind to their cognate sigma factors and inhibit their transcriptional activity. Under the stress conditions the binding is released allowing the sigma factors to bind to the RNAP core enzyme. In this thesis, regulation of expression of genes encoding the most important ECF sigma factor SigH and its anti-sigma factor RshA as well as genes belonging to the SigH-regulon were mainly studied. The transcriptional analysis of the sigH-rshA operon revealed four housekeeping promoters of the sigH gene and one SigH-dependent promoter of the rshA gene. For testing the role of the complex SigH-RshA in gene expression, the C. glutamicum ΔrshA strain was used for genome-wide transcription profiling with DNA Microarrays technique under...