RNA polymerase: The "meeting point" of regulatory networks

Abstract

Bacterial RNA polymerase (RNAP) is a multisubunit complex essential for transcription of DNA into RNA. As a key enzyme responsible for regulation of gene expression it interprets regulatory signals from the cell and based on these cues RNAP adjusts transcription level of particular genes. This process is affected both by the regular subunits of RNAP as well as other transcription factors (TFs) directly or indirectly interacting with RNAP. The general focus of this Thesis was to extend the knowledge about the complex transcriptional regulatory networks and about the connections between individual pathways. The main specific topic and the main publication of the thesis are focused on the HelD protein, a novel binding partner of RNAP in Bacillus subtilis. We showed that HelD binds between the secondary channel of RNAP and alpha subunits of the core form of the enzyme. We proved that HelD stimulates transcription in an ATP dependent manner by enhancing transcriptional cycling and elongation. We revealed a new connection in the transcription regulatory machinery when we demonstrated that the stimulatory effect of HelD can be amplified by delta, a small subunit of RNAP specific for gram positive (G+) bacteria. Two other publications of the thesis are dealing with the delta subunit. We solved the 3D...

Bakteriální RNA polymeráza (RNAP) je proteinový komplex nepostradatelný pro přepis DNA do RNA. Jakožto klíčový enzym zodpovědný za regulaci genové exprese shromažďuje signály z buňky a reaguje na ně přesným nastavením úrovně transkripce jednotlivých genů. Tento proces ovlivňují jak vlastní podjednotky RNAP tak i další transkripční faktory (TF), které přímo nebo nepřímo interagují s RNAP. Cílem této disertace bylo prohloubit znalosti o komplexitě transkripční regulační sítě a o provázanosti jejích jednotlivých nitek, které jsou stále objevovány. Hlavním tématem této PhD práce je protein HelD, nově objevený vazebný partner RNAP z bakterie Bacillus subtilis. Ukázali jsme, že HelD se váže mezi sekundární kanál RNA polymerázy a alfa podjednotky tohoto enzymu. HelD se váže na RNAP ve formě jádra (bez přítomnosti sigma faktoru). Dokázali jsme, že HelD stimuluje transkripci v závislosti na ATP tím, že napomáhá jejímu cyklování a elongaci. Stimulační efekt proteinu HelD je násoben působením podjednotky delta, malé podjednotky RNA polymerázy specifické pro gram positivní (G+) bakterie. Tento fakt odhalil nové vztahy v provázanosti komplikované transkripční sítě. Další dvě publikace této práce pojednávají o vlastní delta podjednotce. Pomocí nukleární magnetické rezonance (NMR) jsme vyřešili 3D strukturu a...