velikost textu

Účast alternativních sigma faktorů RNA polymerasy při regulaci exprese genů 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:
Účast alternativních sigma faktorů RNA polymerasy při regulaci exprese genů Corynebacterium glutamicum
Název v angličtině:
The role of alternative sigma factors of RNA polymerase in regulation of gene expression in Corynebacterium glutamicum
Typ:
Disertační práce
Autor:
Mgr. Radoslav Šilar, Ph.D.
Školitel:
RNDr. Jan Nešvera, CSc.
Oponenti:
RNDr. Pavel Branny, CSc.
RNDr. Irena Lichá, CSc.
Id práce:
83460
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Katedra genetiky a mikrobiologie (31-140)
Program studia:
Molekulární a buněčná biologie, genetika a virologie (P1519)
Obor studia:
-
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
27. 9. 2016
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Čeština
Klíčová slova:
Corynebacterium glutamicum, sigma faktor, anti-sigma faktor, promotor, tepelný šok, in-vitro
Klíčová slova v angličtině:
Corynebacterium glutamicum, sigma factor, anti-sigma factor, promoter, heat-shock, in-vitro
Abstrakt:
Abstrakt Abstrakt Regulace transkripce sigma faktory RNA polymerasy s extracytoplazmatickou funkcí (ECF) představuje velmi účinný nástroj pro adaptaci buňky na stresové podmínky vyvolané změnami ve vnějším prostředí. Gram-pozitivní, aerobní bakterie Corynebacterium glutamicum je významným producentem aminokyselin. V genomu C. glutamicum se nachází 7 genů kódujících sigma faktory: primární sigma faktor SigA, sigma faktor SigB označovaný jako primary-like sigma faktor a 5 ECF sigma faktorů (SigC, SigD, SigE, SigH a SigM). Gen sigH, kódující sigma faktor SigH se nachází v těsné blízkosti genu rshA kódujícího jeho anti-sigma faktor. Anti-sigma faktory se reverzibilně vážou k příslušným sigma faktorům, čímž blokují jejich aktivitu. Za stresových podmínek je vazba mezi oběma proteiny rozrušena a uvolněný sigma faktor se může vázat k jádru RNA polymerasy a aktivovat iniciaci transkripce. V práci byla studována především regulace exprese genů kódujících nejvýznamnější ECF sigma faktor SigH a jeho anti-sigma faktor RshA a geny patřící k jeho regulonu. Transkripční analýzou operonu sigH-rshA byly identifikovány čtyři vegetativní promotory genu sigH a jeden SigH-dependentní promotor genu rshA. Účast komplexu SigH-RshA na regulaci exprese genů byla zkoumána s použitím delečního kmene C. glutamicum ΔrshA. Metodou DNA Microarray byly porovnány transkripční profily delečního kmene a divokého kmene C. glutamicum. Bylo zjištěno, že celkem 83 genů u delečního kmene, neprodukujícího anti-sigma faktor RshA, vykázalo zvýšenou míru transkripce v porovnání s divokým kmenem, a je tedy možné je považovat za SigH-dependentní. Některé z těchto genů byly již dříve identifikovány jako SigH-dependentní s použitím delečního kmene C. glutamicum ΔsigH. Tyto geny se účastní buněčné odpovědi na disulfidový stres, tepelný šok, buněčné SOS odpovědi při poškození DNA nebo jsou součástí buněčného proteasomu. Byly stanoveny promotorové aktivity vybraných nově identifikovaných SigH-dependentních genů (dnaJ2, uvrA a uvrD), identifikovány jejich transkripční počátky a následně odvozeny promotorové motivy -10 a -35. Použitím in-vitro transkripčního systému bylo zjištěno, že typický vegetativní promotor Pper interaguje jak s primárním sigma faktorem SigA, tak se sigma faktorem SigB. U SigH-dependentních promotorů genů clgR, dnaK a dnaJ2 pak bylo zjištěno, že jsou specificky rozeznávány i ECF sigma faktorem SigE. Bylo tak poprvé u C. glutamicum prokázáno, že jeden promotor může být současně rozeznáván více než jedním sigma faktorem.
Abstract v angličtině:
Abstract Abstract Regulation of transcription by extracytoplasmic-function (ECF) sigma factors of RNA polymerase is an efficient way of cell adaptation to diverse environmental stresses. Amino acid-producing gram-positive bacterium Corynebacterium glutamicum codes for seven sigma factors: the primary sigma factor SigA, the primary-like sigma factor SigB and five ECF stress- responsive sigma factors (SigC, SigD, SigE, SigH and SigM). The sigH gene encoding SigH sigma factor is located in a gene cluster together with the rshA gene, encoding the anti-sigma factor of SigH. Anti-sigma factors bind to their cognate sigma factors and inhibit their transcriptional activity. Under the stress conditions the binding is released allowing the sigma factors to bind to the RNAP core enzyme. In this thesis, regulation of expression of genes encoding the most important ECF sigma factor SigH and its anti-sigma factor RshA as well as genes belonging to the SigH-regulon were mainly studied. The transcriptional analysis of the sigH-rshA operon revealed four housekeeping promoters of the sigH gene and one SigH-dependent promoter of the rshA gene. For testing the role of the complex SigH-RshA in gene expression, the C. glutamicum ΔrshA strain was used for genome-wide transcription profiling with DNA Microarrays technique under the normal growth conditions. In total 83 genes (including those previously detected using ΔsigH mutant strains) demonstrated increased transcript levels in the deletion mutant defective in RshA anti-sigma factor when compared to C. glutamicum wild-type strain and they can be thus considered as SigH-dependent. These genes encode proteins related to disulphide stress response, heat stress proteins, components of the SOS-response to DNA damage and proteasome components. The promoter activities of some newly identified SigH-dependent genes dnaJ2, uvrA and uvrD were estimated, their transcription start points were determined and the –10 and –35 hexamers of the respective promoters were proposed. Using in-vitro transcription system it was found that the typical housekeeping promoter Pper interacts with the alternative sigma factor SigB in addition to the primary sigma factor SigA. Some promoters of SigH-dependent promoters of genes involved in stress responses (clgR, dnaK and dnaJ2) were found to be recognized also ECF sigma factor SigE. For the first time it was demonstrated that in C. glutamicum one promoter can be recognized by more than one sigma factor.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Mgr. Radoslav Šilar, Ph.D. 4.73 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Mgr. Radoslav Šilar, Ph.D. 77 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Mgr. Radoslav Šilar, Ph.D. 73 kB
Stáhnout Autoreferát / teze disertační práce Mgr. Radoslav Šilar, Ph.D. 1.91 MB
Stáhnout Posudek oponenta RNDr. Pavel Branny, CSc. 147 kB
Stáhnout Posudek oponenta RNDr. Irena Lichá, CSc. 440 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby 736 kB