Dokument: Regulation der clp-Genexpression durch ClgR und Definition des ClgR-Regulons aus Corynebacterium glutamicum

Titel:	Regulation der clp-Genexpression durch ClgR und Definition des ClgR-Regulons aus Corynebacterium glutamicum
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=2976
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20041206-000976-1
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Engels, Sabine [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 8,68 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 09.02.2007 / geändert 09.02.2007
Beitragende:	Prof. Dr. Bott, Michael [Gutachter] Prof. Dr. Wagner, Rolf [Gutachter]
Stichwörter:	Regulation, Protease, ClgR, ClpCP,
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	Die energieabhängige Protease Clp ist sowohl für die Proteinqualitätskontrolle als auch für die Regulation zellulärer Prozesse von zentraler Bedeutung. In einer ΔclpC-Mutante von Corynebacterium glutamicum sind die Proteinmengen der proteolytischen Untereinheiten ClpP1 und ClpP2 sowie auch die clpP1P2-mRNA-Mengen erhöht. An die Promotorregion des clpP1P2-Operons bindet ein Protein (ClgR) mit einem zentralen Helix-Turn-Helix-Motiv. Ziel dieser Arbeit war die Aufklärung des funktionalen Zusammenhangs zwischen ClgR, ClpC und der clpP1P2-Expression. Dabei wurden folgende Resultate erhalten: 1. ClgR bindet innerhalb der Promotorregionen von clpC und dem clpP1P2-Operon an die unvollständig palindromische Sequenz WCGC-N5-GCGWW und aktiviert die Transkription. ClgR-homologe Gene kommen in allen sequenzierten Actinomyceten ausser M. leprae vor und die ClgR-Bindestelle stromaufwärts von clpC und clpP1P2 ist konserviert. Daher ist vermutlich auch die Funktion von ClgR als Transkriptionsaktivator der clp-Gene in diesen Actinomyceten konserviert. 2. Neben den clp-Genen aktiviert ClgR auch die Transkription von ptrB, hflX, NCgl0748 und dem NCgl0240-recR-Operon. Während NCgl0748 und NCgl0240 für Proteine mit unbekannter Funktion kodieren, besitzt das ptrB-Genprodukt signifikante Ähnlichkeit zur Protease II aus E. coli. Auch HflX könnte durch Interaktion mit HflC bzw. FtsH möglicherweise an der Proteolyse beteiligt sein. RecR wird dagegen für die DNA-Reparatur nach UV-induzierter DNA-Schädigung benötigt. ClgR reguliert somit Gene, deren Produkte in die unterschiedlichen physiologischen Prozesse Proteolyse und DNA-Reparatur involviert sind. Für recN und uvrA, deren Genprodukte ebenfalls an der DNA-Reparatur/Rekombination beteiligt sind, wird eine indirekte Regulation durch ClgR postuliert. 3. Die Aktivität von ClgR wird hauptsächlich posttranslational durch konditionale Proteolyse mittels der ClpCP1- und/oder ClpCP2-Protease kontrolliert. Das Degradationssignal liegt im C-Terminus von ClgR. Ein Aminosäureaustausch von Leucin-73 zu Prolin führt zu einer Stabilisierung des Proteins. Regulation of clp gene expression by ClgR and definition of the ClgR-regulon in Corynebacterium glutamicum Protein turnover in bacterial cells is almost exclusively performed by ATP-dependent proteases, one of them being the protease Clp composed of proteolytic subunits (ClpP) and alternative ATPase or regulatory subunits (ClpA, ClpC, ClpX). The protease fulfils a general role in protein quality control by degrading non-functional proteins as well as a specific role in degrading certain protein species that are fully functional, thereby regulating their availability in response to environmental stimuli. Previous studies showed that in the Corynebacterium glutamicum mutant strain ΔclpC the amounts of the proteolytic subunits ClpP1 and ClpP2 as well as the clpP1P2 transcript levels are increased. ClgR, an 11,3 kDa protein with a central helix-turn-helix motif, was found to bind to the promoter region of the clpP1P2-operon. The aim of this work was to establish the functional relation between ClgR, ClpC and clpP1P2 expression. The following results were obtained: 1. ClgR binds to an imperfect palindromic sequence (WCGC-N5-GCGWW) within the promoter regions of clpC and the clpP1P2 operon. ClgR homologous genes are present in all Actinomycetales species with known genome sequence except M. leprae and the binding sites of ClgR upstream of clpC and clpP1P2 are conserved. Therefore the function of ClgR as a transcriptional activator of clp gene expression is probably conserved. 2. Beside the clp genes ClgR also activates the transcription of ptrB, hflX, NCgl0748 and the NCgl0240-recR operon. While NCgl0748 and NCgl0240 encode proteins with unknown function the ptrB gene product has significant similarity to the protease II of Escherichia coli. HflX might also be involved in proteolysis by interaction with HflC or FtsH. In contrast RecR is required for DNA repair after UV-induced DNA damage. Thus, ClgR regulates genes whose products are involved in two different physiologic processes, i. e. proteolysis and DNA repair. For recN and uvrA, whose gene products are also involved in DNA repair/recombination, an indirect regulation by ClgR is postulated. 3. The activity of ClgR is mainly controlled at the posttranscriptional level by conditional degradation by the ClpCP1 and/or ClpCP2 protease. The degradation signal is presumably localised in the carboxy-terminus of ClgR. An amino acid exchange of leucine-73 to proline results in a stabilisation of the protein, in the presence of ClpC and ClpP1/P2.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie
Dokument erstellt am:	06.12.2004
Dateien geändert am:	12.02.2007
Promotionsantrag am:	16.11.2004
Datum der Promotion:	16.11.2004