The role of transcription factors MoaB2 and HelD in mycobacterial gene expression regulation

Abstract

RNA polymerase (RNAP) is the central enzyme of bacterial gene expression that controls the transcription of genetic information into RNA. Its activity is tightly regulated by transcription factors (TFs) that ensure precise gene expression in response to environmental conditions. The study of RNAP and its regulatory mechanisms is urgently needed, especially in the context of increasing antibacterial resistance. This thesis explores the transcriptional apparatus in Mycobacterium smegmatis, focusing on two selected TFs, MoaB2 and HelD. The study of MoaB2 describes the discovery of its interaction with the primary sigma (σ) factor, σA . Structural and biochemical analyses then reveal that MoaB2 forms a specific complex with σA but not alternative σ factors. Through this complex MoaB2 modulates the activity and stability of σA . The study of HelD first identifies the complexes of RNAP to which HelD binds. The structures of these complexes are solved, revealing that HelD binds to RNAP in a unique manner, penetrating both the primary and secondary channels of RNAP, clearing RNAP of nucleic acids. The role of HelD in the transcription cycle is then defined. HelD releases stalled nonfunctional RNAPs from DNA. This complex then associates with other transcription factors, σA and RbpA, and participates in...

RNA polymeráza (RNAP) je ústředním enzymem bakteriální genové exprese, který řídí přepis genetické informace do RNA. Její činnost je přísně regulována transkripčními faktory (TF), které zajišťují přesnou expresi genů v reakci na podmínky prostředí. Studium RNAP a jeho regulačních mechanismů je naléhavě nutné, zejména v souvislosti s rostoucí antibakteriální rezistencí. Tato práce zkoumá transkripční aparát u Mycobacterium smegmatis se zaměřením na dva vybrané TF, MoaB2 a HelD. Studie MoaB2 popisuje objev jeho interakce s primárním sigma (σ) faktorem, σA . Strukturní a biochemické analýzy pak odhalují, že MoaB2 tvoří specifický komplex s σA , ale nikoli s alternativními σ faktory. Prostřednictvím tohoto komplexu MoaB2 moduluje aktivitu a stabilitu σA . Studie HelD nejprve identifikuje komplexy RNAP, na které se HelD váže. Struktury těchto komplexů jsou vyřešeny a odhalují, že HelD se váže na RNAP jedinečným způsobem, proniká primárními i sekundárními kanály RNAP a zbavuje RNAP nukleových kyselin. Poté je definována úloha HelD v transkripčním cyklu. HelD uvolňuje z DNA zastavené nefunkční RNAP. Tento komplex se pak spojuje s dalšími transkripčními faktory, σA a RbpA, a podílí se na iniciaci transkripce. Během tohoto procesu se HelD uvolňuje postupně, což je řízeno hydrolýzou ATP a vazbou na...