Regulation of transcription in Gram-positive bacteria

Abstract

Bakterie patří mezi nejrozšířenější organizmy na světě. Žijí ve všech prostředích, včetně těch nejextrémnějších. Všechny suchozemské a vodní ekosystémy jsou závislé na jejich aktivitě. Bakterie plní nezbytnou úlohu při recyklaci živin, jako jsou uhlík, dusík a síra. Z důvodu jejich krátkého životního cyklu se musí rychle a adekvátně přizpůsobovat podmínkám okolí. Mikrobiální růst je autokatalytický proces. Růstová křivka bakterií má tři základní fáze: lag fáze, exponenciální fáze a stacionární fáze. Bakteriální buňka musí při přechodu mezi těmito fázemi přizpůsobovat genovou expresi pro adaptaci k novým podmínkám. Prvním krokem genové exprese je transkripce. Klíčovou úlohu v tomto procesu hraje RNA polymeráza (RNAP), která přepisuje DNA do RNA. RNAP je regulována řadou dalších proteinů a taktéž malými molekulárními efektory. Abychom pochopili, jak se bakterie přizpůsobují svému okolí, musíme pochopit jak RNAP a její regulace fungují. Tato disertační práce studuje vybrané aspekty genové regulace na úrovni transkripce. Modelovým organismem je Bacillus subtilis. První část disertační práce se věnuje regulaci RNAP prostřednictvím iniciačního nukleosid trifosfátu (iNTP) a identifikuje podjednotku δ jako proteinový faktor důležitý pro tuto regulaci. Je demonstrována funkce tohoto proteinu a jeho...

Bacteria are the most abundant organisms on the planet. They live almost in all environments, including those that are most extreme. All land and water ecosystems depend heavily upon their activity. Bacteria play essential roles in cycling of nutrients such as carbon, nitrogen, and sulphur. Due to their short cell cycle, they must be able to swiftly adapt to the conditions of their habitat to survive. Microbial growth itself is an autocatalytic process. There are three distinct phases of the growth curve: lag, exponential (log), and stationary. Bacterial cells must change their gene expression between these phases in order to adapt to the new conditions. The first stage of gene expression is transcription. The key enzyme of this stage is RNA polymerase (RNAP) that transcribes DNA into RNA. RNAP is regulated by a number of accessory proteins and also small molecule effectors. Understanding how RNAP functions is essential for understanding how bacteria cope with changing environments. This Thesis presents studies of selected aspects of bacterial gene expression regulation at the level of transcription, using Bacillus subtilis as the model organism. The first part of this Thesis focuses on protein determinants of the ability of RNAP to be regulated by the concentration of the initiating nucleoside...