Dokument:
Transkriptionsfaktor- und wachstumsabhängige Regulation d
er sieben
verschiedenen ribosomalen RNA-Operons in Escherichia coli
| Titel: | Transkriptionsfaktor- und wachstumsabhängige Regulation d er sieben verschiedenen ribosomalen RNA-Operons in Escherichia coli | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=2126 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20011205-000126-6 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Hillebrand, Annette [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Wagner, Rolf [Gutachter] Prof. Dr. Hegemann, J. H. [Gutachter] | |||||||
| Stichwörter: | Escherichia coli, ribosomale RNA-Operons, Transkriptionsregulation , Wachstumsratenregulation, Transkriptionsfaktoren, H-NS, FIS, StpA, Krümmung, K-Wert curvature | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie | |||||||
| Beschreibung: | Die Synthese ribosomaler RNAs (rRNAs) in Prokaryonten determiniert die
Proteinsynthesekapazität der Zelle und nimmt daher eine
Schlüsselfunktion bakteriellen Wachstums ein. Die Synthese der rRNAs
unterliegt einem komplexen regulatorischen Netzwerk aus stringenter
Kontrolle, Wachstumsratenregulation, faktorabhängiger und
faktorunabhängiger Regulation. In Escherichia coli sind sieben
individuelle Operons (rrnA bis rrnH) für die Expression von rRNAs
verantwortlich. Diese unterscheiden sich erheblich in den
regulatorischen upstream Regionen. Die vorliegende Arbeit sollte anhand vergleichender in vitro und in vivo Analysen zur Klärung der Frage nach möglicher differentieller Regulation der sieben Operons beitragen. In vitro wurden experimentelle und theoretische Konformationsanalysen durchgeführt. Wechselwirkungen von upstream-DNA-Fragmenten mit Transkriptionsfaktoren wurden über Gelverzögerungsexperimente untersucht und mit den Resultaten der Konformationsanalysen verglichen. Die in vitro Daten lassen sich folgendermaßen zusammenfassen: · Die sieben rRNA-Operons weisen eine intrinsische Krümmung (curvature) der UAS-Region in differentiellem Ausmaß auf. Dies konnte experimentell nach der Bestimmung der K-Werte sowie über Strukturvorhersagen anhand der Sequenz ermittelt werden. Die Konformationsanalysen ergaben folgende Reihung nach Krümmung: rrnB ³ rrnD > rrnG > rrnC > rrnH > rrnA ³ rrnE · Alle sieben UAS-Regionen binden den Transkriptionsaktivator FIS und den antagonistisch wirkenden Repressor H-NS. Anhand der Verzögerungsgele können den einzelnen UAS-Regionen 2 (rrnE), 3 (rrnB, C, G, H) oder 4 (rrnA, D) FIS-Bindepositionen zugeordnet werden. Alle UAS-Fragmente zeigen einen zumeist stark verzögerten H-NS-Komplex. Abweichungen zeigen das rrnA-Fragment mit zwei retardierten Komplexen, das rrnD-Fragment mit einem sehr schwachen Komplex hoher Mobilität sowie das rrnE-Fragment mit einem schwächeren Komplex. · H-NS bindet bevorzugt an intrinsisch gekrümmte DNA, eine direkte Korrrelation zwischen Krümmungsausmaß und Intensität der H-NS-Bindung kann nicht generell festgestellt werden. Zur Bestimmung der Transkriptionsraten der ribosomalen P1-Promotoren in vivo wurden Fusionstranskripte aller sieben Promotoren mit dem Reportergen für die Chloramphenicolacetyltransferase über Primer Extension-Analysen quantifiziert. Die Untersuchungen wurden bei unterschiedlichen Wachstumsbedingungen und in verschiedenen Stammhintergründen (Transkriptionsfaktormutanten) durchgeführt und zeigen zusammengefasst folgende Resultate: · Alle sieben Operons werden wachstumsratenabhängig differentiell über die P1-Promotoren durch die Transkriptionsfaktoren FIS aktiviert und durch H-NS und StpA reprimiert. · StpA wirkt als molekulares Backup-System für H-NS bei hohen Wachstumsraten. · Der P1-Promotor allein gewährleistet nicht die erwartet hohen Transkriptraten nach einem \'upshift\'. · Verschiedene \'Wildtyp\' Laborstämme mit identischer Ausstattung der für Regulation von rRNA bekannten Gene zeigen nicht zwangsläufig die gleichen rRNA-Regulationseigenschaften. Eine einfache Korrelation zwischen den in vitro- und in vivo-Daten ist nicht direkt ersichtlich. Die Genredundanz der ribosomalen Operons ist die Grundlage einer differentiellen Regulation einzelner Transkriptionseinheiten. Die Ergebnisse weisen allerdings auf eine größere Komplexität der Regulation hin, als bisher angenommen. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie | |||||||
| Dokument erstellt am: | 05.12.2001 | |||||||
| Dateien geändert am: | 12.02.2007 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 05.12.2001 | |||||||
| Datum der Promotion: | 05.12.2001 |
