velikost textu

Funkce stresových sigma faktorů RNA polymerasy SigD, SigE, SigH a SigM v transkripční regulační síti Corynebacterium glutamicum

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Funkce stresových sigma faktorů RNA polymerasy SigD, SigE, SigH a SigM v transkripční regulační síti Corynebacterium glutamicum
Název v angličtině:
Function of stress sigma factors of RNA polymerase SigD, SigE, SigH and SigM in transcription regulation network of Corynebacterium glutamicum
Typ:
Disertační práce
Autor:
Mgr. Hana Dostálová
Školitel:
Ing. Miroslav Pátek, CSc.
Oponenti:
RNDr. Jan Bobek, Ph.D.
RNDr. Nora Halgašová, Ph.D.
Id práce:
128769
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Katedra genetiky a mikrobiologie (31-140)
Program studia:
Mikrobiologie (P1510)
Obor studia:
-
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
27. 2. 2020
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Čeština
Klíčová slova:
Corynebacterium glutamicum, sigma faktor, promotor, regulace transkripce
Klíčová slova v angličtině:
Corynebacterium glutamicum, sigma factor, promoter, transcriptional regulation
Abstrakt:
Abstrakt Grampozitivní bakterie Corynebacterium glutamicum ATCC 13032 je významným průmyslovým producentem aminokyselin a dalších metabolitů. Její genom kóduje 7 podjednotek sigma (σ) RNA polymerázy: primární faktor σA, primárnímu faktoru podobný σB a pět alternativních faktorů sigma, σC, σD, σE, σH a σM (faktory s extracytoplazmatickou funkcí). Tato práce se zaměřila na odhalení dosud neznámých regulonů stresových faktorů sigma nebo upřesnění popisu regulonů, jejichž geny jsou řízeny faktory σD, σE, σH a σM, které byly zčásti popsány pro svou aktivitu při odpovědích na povrchový (σD a σE), tepelný (σE, σH a σM) a oxidativní stres (σH a σM). Vycházeli jsme z toho, že geny každého regulonu jsou přepisovány z jedné třídy promotorů. Pro účely detailní analýzy promotorů bylo třeba vyvinout metody, které rychle a spolehlivě přiřadí faktor sigma k jednotlivým promotorům, a tedy i genům. K tomuto účelu byla vyvinuta kombinace metod in vivo (dvouplazmidový systém) a in vitro (in vitro transkripce) umožňující zpřesnit toto přiřazení. Těmito metodami jsme identifikovali 9 σH/σE-promiskuitních promotorů (PamtR, Pcg0378, Pcg1121, Pcg3309, Pcg3344, PclgR, PdnaJ, PdnaK a PsigB), 7 σD/σH-promiskuitních promotorů (Pcg0607, Pcg2047, Pcmt2, PfadD2, Plpd, PlppS a PrsdA) a 9 σH/σM-promiskuitních promotorů (PbenA, PcatA1, Pcg0256, Pcg0668, Pcg0785, Pcg2322, Pcg2534, PsigM C. callunae a PsigM C. deserti). Byly definovány konvenční sekvence dosud nepopsaných σE-dependentních (-35: GGAAC; -10: GTT) a σM-dependentních (-35: GGGAACC; -10: GTCNAA) promotorů. Homologním modelováním byly objeveny a cílenou mutagenezí potvrzeny klíčové aminokyseliny pro specifické rozpoznání σH/σE-promiskuitních (arginin R185 faktoru σE a methionin M170 faktoru σH pro rozpoznání nukleotidové pozice -31) a σD/σH-promiskuitních promotorů (alanin A60 faktoru σD a lysin K53 faktoru σH pro rozpoznání druhého nukleotidu v oblasti -10 či valin V169 s alaninem A166 faktoru σD a serin S171 s threoninem T168 faktoru σH pro rozpoznání druhé pozice v oblasti -35). Naše výsledky ukazují, že promiskuitní promotory jsou u C. glutamicum poměrně častou regulační strategií umožňující se vyrovnat efektivně s komplexními environmentálními stresy a nikoli neobvyklou výjimkou. Faktor σH u C. glutamicum hraje jako jeden z potenciálních globálních regulátorů zjevně nejdůležitější roli v regulační síti faktorů sigma, neboť je při rozpoznávání promotorů méně specifický než ostatní faktory sigma. Klíčová slova: Corynebacterium glutamicum, faktor sigma, promiskuitní promotor, transkripce
Abstract v angličtině:
Abstract Grampositive bacterium Corynebacterium glutamicum is an important industrial producer of amido acids and other metabolites. Its genome encodes 7 sigma (σ) subunits of RNA polymerase: primary factor σA, primary-like σB and five alternative sigma factors, σC, σD, σE, σH and σM (sigma factors with extracytoplasmic function). This study is focused on revealing so far unknown regulons of stress sigma factors or closer description of regulons whose genes are controled by σD, σE, σH and σM. These factors were partially described for their activity during surface (σD and σE), heat (σE, σH and σM) and oxidative (σH and σM) stress response. We assumed that the genes of each regulon are transcribed from promoters of a single class. For the purpose of detailed promoter analysis, it was necessary to develop methods which can quickly and reliably assign sigma factor to particular promoters and, thus, respective genes. For this purpose, a combination of in vivo (two-plasmid system) and in vitro (in vitro transcription) techniques was developed that allow to specify this assignment. We identified 9 σH/σE- promiscuous promoters (PamtR, Pcg0378, Pcg1121, Pcg3309, Pcg3344, PclgR, PdnaJ, PdnaK and PsigB), 7 σD/σH- promiscuous promoters (Pcg0607, Pcg2047, Pcmt2, PfadD2, Plpd, PlppS and PrsdA) a 9 σH/σM- promiscuous promoters (PbenA, PcatA1, Pcg0256, Pcg0668, Pcg0785, Pcg2322, Pcg2534, PsigM C. callunae and PsigM C. deserti) with these methods. Consensus sequences of not yet described σE-dependent (-35: GGAAC; -10: GTT) and σM-dependent (-35: GGGAACC; -10: GTCNAA) promoters were defined. Amino acids crucial for specific recognition of σH/σE- promiscuous promoters (arginine R185 of factor σE and methionine M170 of factor σH for recognition of -31 nucleic position) and σD/σH- promiscuous promoters (alanine A60 of factor σD and lysine K53 of factor σH for recognition of second nucleotide in region -10 or valine V169 with alanine A166 of factor σD and serine S171 with threonine T168 of factor σH for recognition of second position in region -35) were found by homologous modeling and confirmed by targeted mutagenesis. Our results show that promiscuous promoters are not an unusual exception in C. glutamicum but represent relatively frequent regulatory strategy enabling the organism to effectively cope with complex environmental stresses. The C. glutamicum σH factor plays evidently the most important role as one of the potential global regulators in regulatory network of sigma factors because it is less specific in recognition of promoters than others sigma factors. Keywords: Corynebacterium glutamicum, sigma factor, promiscuous promoter, transcription
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Mgr. Hana Dostálová 5.12 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Mgr. Hana Dostálová 455 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Mgr. Hana Dostálová 623 kB
Stáhnout Autoreferát / teze disertační práce Mgr. Hana Dostálová 957 kB
Stáhnout Posudek oponenta RNDr. Jan Bobek, Ph.D. 267 kB
Stáhnout Posudek oponenta RNDr. Nora Halgašová, Ph.D. 528 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby doc. RNDr. Ivo Konopásek, CSc. 216 kB