Intracellular and intercellular regulation of gene expression in Gram-positive bacteria.

Abstract

Bakterie patří mezi nejčetnější organismy na Zemi a jsou součástí našeho každodenního života. Symbiotické bakterie, které se nachází například v trávicím traktu živočichů, mají většinou příznivý vliv na organismus. Existují však také patogenní druhy bakterií, které jsou původci méně či více závažných onemocnění po celém světě. Abychom mohli s patogeny účinně bojovat, je zapotřebí co nejvíce pochopit strategie chování bakteriální populace a molekulární mechanismy, kterými tyto organismy reagují na okolní prostředí. Práce je rozdělena na dvě hlavní části. První část charakterizuje bakteriální genovou expresi v modelových organismech Bacillus subtilis a Mycobacterium smegmatis. DNA-dependentní RNA polymeráza (RNAP) je enzym zodpovědný za přepis nukleových kyselin (z DNA do RNA) a má tedy klíčovou roli v expresi genů. V Disertační práci je řešena struktura RNAP a důležité faktory (proteiny, nebo RNA), které s tímto enzymem asociují a ovlivňují jeho funkci. Druhá část je zaměřena na bakteriální mezibuněčnou komunikaci a faktory/mechanismy (zahrnující genovou expresi), které tento proces ovlivňují. Jeden z typů bakteriální komunikace je označen jako bakteriální nanotrubičky (NT). NT byly v minulosti popsány jako mezibuněčné kanály, kterými si bakterie mohou předávat metabolity, mRNA, proteiny a dokonce...

Bacteria, the most dominant organisms on Earth, are an everyday presence in our lives. Symbiotic bacteria, which are present in the digestive tract of animals, usually have a beneficial effect on the body. On the opposite side of the spectrum are pathogenic species that cause more or less serious diseases around the world. In order to fight pathogens effectively, it is necessary to learn as much as possible about the molecular mechanisms by which bacteria respond to their environment, and also about the types of communication within bacterial populations that allow them to react to environmental changes as "multicellular" organisms. This Thesis consists of two main parts. In the first part, selected aspects of bacterial gene expression are characterized, using Bacillus subtilis and Mycobacterium smegmatis as model organisms. DNA-dependent RNA polymerase (RNAP) is the enzyme that is responsible for transcription of DNA into RNA, and thus plays a key role in gene expression. This Thesis deals with the structure of bacterial RNAP and important auxiliary factors (proteins and RNA) that associate with this enzyme and modulate its function. In the second part, the focus is on cell-to-cell communication, revealing which factors/mechanisms, including gene expression, affect this process in B. subtilis....