Factors interacting with bacterial RNA polymerase and their effect on the regulation of transcription initiation

Abstract

(ČESKÝ) Bakteriální buňka reguluje svou genovou expresi jako odpověď na změny růstových podmínek. RNA polymeráza (RNAP) je stěžejním enzymem pro tento proces, její aktivita je ovlivňována mnoha transkripčními faktory. Ve své práci se zabývám faktory, které se účastní regulace transkripce u grampozitivních baktérií: faktory σ, iniciačními nukleozid trifosfáty (iNTP), HelD, δ a malou RNA Ms1. Hlavní důraz v této práci je kladen na faktory σ z Bacillus subtilis. Faktory σ rozpoznávají specifickou sekvenci DNA promotoru a umožnují navázaní RNAP na tuto sekvenci. Ve svém prvním projektu jsem vytvořila transkripční systém in vitro s purifikovanými alternativními σ faktory z B. subtilis - σB , σD , σH , σI . Pomocí tohoto systému jsem zkoumala efekt změny koncentrace iNTP ([iNTP]) na iniciaci transkripce. Prokázala jsem, že promotory přepisované pomocí alternativních σ faktorů jsou často regulovány [iNTP]. V dalším projektu jsem charakterizovala jeden z nejméně prozkoumaných alternativních faktorů z B. subtilis, I . Identifikovala jsem ~130 genů ovlivněných I , přitom 16 z nich bylo přepisováno přímoI . Prokázala jsem, že se I účastní metabolizmu železa v buňce, a že se váže nejenom na klasické sekvence -35 a -10, ale také na "prodloužené" -35 a -10 elementy. Ve spolupráci s bioinformatickou...

(ENGLISH) The bacterial cell needs to regulate its gene expression in response to changing environmental conditions. RNA polymerase (RNAP) is the pivotal enzyme of this process and its activity is controlled by a number of auxiliary factors. Here I focus on RNAP-associating factors involved in regulation of transcription in G+ bacteria:  factors, initiating nucleoside triphosphates (iNTPs), HelD, δ and small RNA Ms1. The main emphasis is on σ factors from Bacillus subtilis. σ factors allow RNAP to specifically recognize promoter DNA. In my first project I set up in vitro transcription systems with purified alternative σ factors, σB , σD , σH , σI from B. subtilis. Using these systems, I studied the effect of initiating NTP concentration ([iNTP]) on transcription initiation. I showed that promoters of alternative  factors are often regulated by [iNTP]. In the next project I comprehensively characterized one of the least explored alternative  factors from B. subtilis, I . I identified ~130 genes affected by I , though only 16 of them were directly affected. Moreover, I discovered that I is involved in iron metabolism. Finally, I showed that I binding requires not only the conserved -35 and -10 hexamers, but also extended -35 and -10 elements located in the spacer region. In collaboration with...