Regulation of expression of Ms1, a sRNA from Mycobacterium smegmatis

Abstract

Bacteria are exposed to various environmental conditions during their growth. They have to cope with rapid changes in temperature, lack of nutrition, etc. To survive, bacteria alter their gene expression. One type of regulation of gene expression is regulation by small RNAs (sRNAs). In bacteria, a well-studied sRNA is 6S RNA that binds to the RNA polymerase holoenzyme. However, 6S RNA has not been identified in several bacterial species. Mycobacteria are a genus that probably does not have 6S RNA. Instead, Mycobacterium smegmatis possess another sRNA - Ms1. Ms1 structurally resembles 6S RNA and indeed it was first identified as a 6S RNA structural homologue. However, Ms1 binds to RNAP devoid of any sigma factor, and, therefore, is significantly distinct from 6S RNA. This work describes regulation of expression of Ms1. DNA fragments of different length from the region upstream of the Ms1 gene were prepared. These fragments were fused to the lacZ reporter gene and their activity was tested in different growth phases and under stress. This allowed identification and characterization of the core promoter sequence and regulatory sequences that might interact with transcription factor(s). Promoter activity increased with increased length of the promoter fragment and after transition into stationary...

V průběhu růstu musí bakterie čelit různým vlivům prostředí, jako jsou změna teploty, nedostatek živin a jiné. Při adaptaci na nepříznivé podmínky dochází u bakterií k přizpůsobení genové exprese. Jedním typem regulace genové exprese je regulace pomocí malých nekódujících RNA (sRNA). Dobře studovanou bakteriální sRNA je 6S RNA, která se váže na holoenzym RNA polymerázy. Avšak tato RNA byla nalezena jen u některých druhů baterií. Jedním z druhů, které pravděpodobně nemají 6S RNA jsou mykobakterie. Místo toho byla u Mycobacterium smegmatis nalezena jiná malá RNA - Ms1. Ms1 má strukturu podobnou 6S RNA a skutečně byla původně nalezena jako strukturní homolog 6S RNA. Ukázalo se však, že Ms1 se neváže na holoenzym RNA polymerázy, ale váže se na jádro RNA polymerázy. Jedná se proto o malou RNA významně odlišnou od 6S RNA. Tato práce popisuje regulaci exprese Ms1. Z regulační oblasti před genem pro Ms1 byli připraveny promotorové fragmenty různé délky. Tyto fragmenty byly vloženy před reportérový gen lacZ. Aktivita těchto promotorů byla testována v exponenciální, časné a pozdní stacionární fázi růstu a v průběhu stresu. Na základě provedených experimentů byla určena sekvence promotorového jádra a regulační oblasti, do kterých by se mohl vázat transkripční faktor. Aktivita promotoru pro Ms1 se zvýšila při...