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

Abstract

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...

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...