Role of the activator protein RbpA from Mycobacterium tuberculosis in transcription regulation

par Ayyappasamy Sudalaiyadum Perumal

Thèse de doctorat en Biologie Santé

Sous la direction de Konstantin Brodolin.

Le président du jury était Emmanuel Margeat.

Le jury était composé de Konstantin Brodolin, Emmanuel Margeat, Johannes Geiselmann, Nikolay Zenkin, Alain Robert Marie Baulard.

Les rapporteurs étaient Johannes Geiselmann, Nikolay Zenkin.

  • Titre traduit

    Rôle de la protéine RbpA de M. tuberculosis dans la régulation de la transcription


  • Résumé

    La polymérase d'A.R.N. la protéine obligatoire (le RbpA) est l'activateur transcriptional global (mondial) de l'espèce actinomycetes qui est essentielle pour la croissance et qu'augmente la tolérance de bactéries aux antibiotiques. RbpA de la tuberculose Mycobacterium (Mtb) stimule spécifiquement la transcription par la polymérase d'A.R.N. (RNAP) contenant σA ou les sous-unités σB, mais aucune de la 11 autre alternative σ des facteurs. Il a été rapporté que le fonctionnement de RbpA est dépendant de promoteur et c'est indispensable pour le déroulement de promoteur du promoteur sigAP constitutif.Pour déchiffrer la nature de spécificité de promoteur de RbpA, nous avons utilisé des essais biochimiques, mutagensis et des approches de génomique. Nous avons identifié ce remplacement 'TG' le motif entre-14 à-17 positions (postes) dans le promoteur sauvage-type sigAP fait la transcription indépendante de RbpA. Aussi, nous avons montré que la capacité d'augmentations de RbpA de RNAP pour fondre le promoteur sigAP aux températures sous-optimales et stabilise des complexes de promoteur. Mutational l'analyse de résidus d'acide aminé H166 et E169 dans la région σB 3.0 (σR3.0) a démontré une implication de σR3.0 dans la stabilisation RbpA-servie-d'intermédiaire de complexes de promoteur RNAP. Plus loin, la substitution à RbpA au résidu d'acide aminé R79 a affecté la stabilité complexe de promoteur, tandis que les substitutions à RbpA resdiues K73, K74 a affecté l'initiation de transcription. Cependant, aucun des mutants RbpA n'a étudié l'ouverture ici affectée de l'ADN de promoteur par RNAP. Les rôles différentiels joués par ces résidus RbpA dans la stabilisation de complexe de promoteur et l'initiation de transcription ensemble avec l'effet produit par les mutations σB suggèrent l'implication de R3.0 σB dans l'action de RbpA. Ensuite, nous avons exécuté la large de génome cartographie des gènes RbpA-dépendants du σB regulon en utilisant une Analyse de Puce à ADN de Finale(d'Écoulement) in vitro (des ROMS). L'analyse ROM a montré la preuve claire de 15 augmentation de pli du nombre de gènes activés par σB-RNAP en présence de RbpA. L'analyse de bio-informatique de 140 gènes contrôlés par la paire de RbpA-σB nous a permis d'identifier la signature caractéristique dans le-10 consensus ('TANNNT') spécifique à la sous-unité σB.Notre étude sur l'impact d'échelle de génome de RbpA, ensemble avec le déchiffrement du mécanisme moléculaire d'action de RbpA, souligne une importance de l'interaction entre σR3.0 et RbpA dans la transcription Mtb. Basé sur nos résultats nous proposons que RbpA puisse jouer un rôle du remplacement(remplaçant) fonctionnel pour-10 motifs prolongés(étendus) dans l'espèce mycobacterium.


  • Résumé

    RNA polymerase binding protein A (RbpA) is global transcriptional activator from actinomycetes species which is essential for growth and which increases tolerance of bacteria to antibiotics. RbpA from Mycobacterium tuberculosis (Mtb) specifically stimulates transcription by RNA polymerase (RNAP) containing either the σA or σB subunits but none of the other 11 alternative σ factors. It has been reported that the functioning of RbpA is promoter-dependent and it is indispensible for promoter unwinding of the constitutive sigAP promoter. To decipher the nature of promoter specificity of RbpA, we used biochemical assays, mutagensis and genomics approaches. We found that placing ‘TG-motif' between -14 to -17 positions in sigAP wild-type promoter makes transcription independent of RbpA. Also, we have shown that RbpA increases ability of RNAP to melt sigAP promoter at sub-optimal temperatures and stabilises promoter complexes. Mutational analysis of amino acid residues H166 and E169 in the σB region 3.0 (σR3.0), interacting with TG-motif, demonstrated an implication of σR3.0 in RbpA-mediated stabilisation of RNAP promoter complexes. Substitution in RbpA at amino acid residue R79 affected the promoter-complex stability, while the substitutions at RbpA resdiues K73, K74 affected the transcription initiation. However, none of the RbpA mutants studied here affected opening of the promoter DNA. The differential roles played by these RbpA residues in promoter complex stabilization and transcription initiation together with the effect produced by the σB mutations suggest the implication of σR3.0 in RbpA action. Next, we performed genome-wide cartography of the RbpA-dependent genes from the σB regulon by using an in vitro RunOff Microarray Analysis (ROMA). ROMA analysis has shown clear evidence of 15 fold increase in the number of genes activated by σB-RNAP in the presence of RbpA. Bioinformatics analysis of 140 genes controlled by RbpA-σB pair allowed us to identify characteristic signature in the -10 consensus (‘TANNNT’) specific to σB subunit. Our study underlines an importance of the interplay between σR3.0 and RbpA in Mtb transcription. Based on our results we propose that RbpA may play a role of functional replacement for TG-motif of the extended -10 elements in mycobacterium species.


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