|
|
Regulation of transcription in Gram-positive bacteria
Rabatinová, Alžběta ; Krásný, Libor (vedoucí práce) ; Bobek, Jan (oponent) ; Valášek, Leoš (oponent)
Bakterie patří mezi nejrozšířenější organizmy na světě. Žijí ve všech prostředích, včetně těch nejextrémnějších. Všechny suchozemské a vodní ekosystémy jsou závislé na jejich aktivitě. Bakterie plní nezbytnou úlohu při recyklaci živin, jako jsou uhlík, dusík a síra. Z důvodu jejich krátkého životního cyklu se musí rychle a adekvátně přizpůsobovat podmínkám okolí. Mikrobiální růst je autokatalytický proces. Růstová křivka bakterií má tři základní fáze: lag fáze, exponenciální fáze a stacionární fáze. Bakteriální buňka musí při přechodu mezi těmito fázemi přizpůsobovat genovou expresi pro adaptaci k novým podmínkám. Prvním krokem genové exprese je transkripce. Klíčovou úlohu v tomto procesu hraje RNA polymeráza (RNAP), která přepisuje DNA do RNA. RNAP je regulována řadou dalších proteinů a taktéž malými molekulárními efektory. Abychom pochopili, jak se bakterie přizpůsobují svému okolí, musíme pochopit jak RNAP a její regulace fungují. Tato disertační práce studuje vybrané aspekty genové regulace na úrovni transkripce. Modelovým organismem je Bacillus subtilis. První část disertační práce se věnuje regulaci RNAP prostřednictvím iniciačního nukleosid trifosfátu (iNTP) a identifikuje podjednotku δ jako proteinový faktor důležitý pro tuto regulaci. Je demonstrována funkce tohoto proteinu a jeho...
|
|
|
Factors affecting gene expression in Bacillus subtilis
Sudzinová, Petra ; Krásný, Libor (vedoucí práce) ; Vopálenský, Václav (oponent) ; Vohradský, Jiří (oponent)
Klíčovým enzymem bakteriální transkripce je DNA-závislá RNA-polymeráza (RNAP). Její aktivita musí být přesně kontrolována. Tato kontrola může nastat na úrovni rozeznání různých verzí promotorové DNA, v různém stavu nadšroubovicovitého vinutí. Dále také pomocí změn ve vnitrobuněčné koncentraci metabolitů, nebo pomocí vazby proteinů, které se nazývají transkripční faktory. I když byla RNAP a její regulační síť intenzivně studována po desítky let, stále nové a nové regulátory jsou objevovány. Hlavním cílem této doktorské práce je představit několik z nich: i) HelD, nový protein, který se váže na RNAP, a jehož trojrozměrná struktura zatím není známa; ii) RNázu J1, enzym s novým mechanismem funkce; iii) Spx, důležitý regulátor genové exprese v Bacillus subtilis, jehož všechny funkce zatím nejsou popsány a iv) vliv nadšroubovicovitého stavu promotorové DNA na transkripci. V Publikaci I jsme popsali HelD protein jako nového vazebného partnera RNAP z Bacillus subtilis a charakterizovali jsme jeho biochemické vlastnosti. HelD zvyšuje transkripci tím, že pomáhá recyklovat molekuly RNAP, a tato aktivace je závislá na ATP. V Publikaci III jsme prezentovali první vhled do trojrozměrné struktury HelD pomocí metody SAXS a popsali jsme doménové složení HelD proteinu. A v Publikaci VI jsme vyřešili strukturu...
|
|
|
Intracellular and intercellular regulation of gene expression in Gram-positive bacteria.
Pospíšil, Jiří ; Krásný, Libor (vedoucí práce) ; Lichá, Irena (oponent) ; Malínský, Jan (oponent)
Bakterie patří mezi nejčetnější organismy na Zemi a jsou součástí našeho každodenního života. Symbiotické bakterie, které se nachází například v trávicím traktu živočichů, mají většinou příznivý vliv na organismus. Existují však také patogenní druhy bakterií, které jsou původci méně či více závažných onemocnění po celém světě. Abychom mohli s patogeny účinně bojovat, je zapotřebí co nejvíce pochopit strategie chování bakteriální populace a molekulární mechanismy, kterými tyto organismy reagují na okolní prostředí. Práce je rozdělena na dvě hlavní části. První část charakterizuje bakteriální genovou expresi v modelových organismech Bacillus subtilis a Mycobacterium smegmatis. DNA-dependentní RNA polymeráza (RNAP) je enzym zodpovědný za přepis nukleových kyselin (z DNA do RNA) a má tedy klíčovou roli v expresi genů. V Disertační práci je řešena struktura RNAP a důležité faktory (proteiny, nebo RNA), které s tímto enzymem asociují a ovlivňují jeho funkci. Druhá část je zaměřena na bakteriální mezibuněčnou komunikaci a faktory/mechanismy (zahrnující genovou expresi), které tento proces ovlivňují. Jeden z typů bakteriální komunikace je označen jako bakteriální nanotrubičky (NT). NT byly v minulosti popsány jako mezibuněčné kanály, kterými si bakterie mohou předávat metabolity, mRNA, proteiny a dokonce...
|
|
|
Clostridium difficile: Molekulární typizace klinicky významných izolátů
Krůtová, Marcela ; Nyč, Otakar (vedoucí práce) ; Čermák, Pavel (oponent) ; Krásný, Libor (oponent)
Clostridium difficile je významným nozokomiálním patogenem současnosti v souvislosti s rozšířením epidemických kmenů. Molekulární typizace klinických izolátů je nedílnou součástí kontroly výskytu a šíření C. difficile v nemocničním prostředí a v komunitě. Soubor 2201 klinických izolátů C. difficile z 32 nemocničních zařízení z období 2013-2015 byl charakterizován pomocí PCR ribotypizace doplněné o průkaz genů pro tvorbu toxinů. Identifikovali jsme celkem 166 různých ribotypizačních profilů a u 53 profilů byly zachyceny alespoň dva izoláty reprezentující jeden profil. Nejčastěji zachycenými ribotypy byly 176 (n=588; 26,7 %) a 001 (n=456; 20,7 %), následovány ribotypy 014 (n=176; 8 %), 012 (n=127; 5,8 %), 017 (n=85; 3,9 %) a 020 (n=68; 3,1 %). Celkem 2024 (92 %) izolátů bylo toxigenních (neslo geny pro produkci toxinů A, B) a z těchto navíc 677 neslo také geny pro tvorbu binárního toxinu. Zbývajících 177 (8 %) izolátů bylo netoxigenních. Subtypizace izolátů C. difficile pomocí MLVA (multilocus variable number tandem repeats analysis) porovnávající počet repetitivních úseků byla provedená u izolátů ribotypu 176 (n=225, 17 nemocnic) a u izolátů ribotypu 001 (n=184, 14 nemocnic) kultivovaných v roce 2014. Klonální příbuznost izolátů v rámci ribotypu byla zjištěna u 76,6 % izolátů ribotypu 001, které...
|
|
|
Analysis and mapping of binding sites of gene expression regulators in the genus of Streptomyces.
Šmídová, Klára ; Bobek, Jan (vedoucí práce) ; Krásný, Libor (oponent) ; Kopecký, Jan (oponent)
Streptomycety jsou lékařsky důležité bakterie žijící v půdě, které podléhají morfologickým změnám od spór po vzdušné hyfy a jsou důležitými producenti bioaktivních látek včetně antibiotik. Jejich genová exprese je přísně regulována v časných úrovních transkripce a translace. Během řízení transkripce hrají sigma faktory ústřední roli; modelový organismus Streptomyces coelicolor má ohromujících 65 sigma faktorů. Exprese sigma faktorů samotných je řízena na post-transkripční úrovni působením malých RNA molekul, které modifikují hladinu jejich messengerových RNA. Avšak pouze několik sigma faktorů ve streptomycetách má známé regulony a také jejich regulace prostřednictvím malých RNA molekul nebyla dosud studována. V závislosti na předtím naměřených datech o genové expresi jsme vybrali několik vysoce exprimovaných sigma faktorů. Pomocí mutantních kmenů nesoucích sigma faktory značené HA tagem byly analyzovány regulony dvou důležitých sigma faktorů, SigQ a HrdB, pomocí techniky ChIP-seq. Další sigma faktory byly dále studovány pomocí metody 5 ' a 3' RACE a Northern blottingu, aby se zjistilo, zda mají asRNA. Naše data potvrzují nezbytnost sigma faktoru HrdB během vegetativní fáze růstu. Ukázalo se, že druhý sigma faktor, SigQ, je důležitým regulátorem metabolismu dusíku a regulátorem reakce na osmotický...
|
|
|
The role of elF3 a Rps3 in stop codon readthrough
Poncová, Kristýna ; Valášek, Leoš (vedoucí práce) ; Vopálenský, Václav (oponent) ; Krásný, Libor (oponent)
Translace představuje složitě regulovaný a vysoce provázaný proces výroby proteinů v buňce. Má několik základních fází-iniciaci, elongaci, terminaci a recyklaci ribosomů. Naše laboratoř se zabývá studiem multifaktoriálního komplexu eukaryotického iniciačního faktoru 3 (eIF3). Zajímá nás nejen odhalování jeho molekulárních rolí v průběhu translačního cyklu, ale také jeho úloha při specifických mechanismech, které se podílí na regulování translace v závislosti na buněčných potřebách. eIF3 se skládá v kvasinkách z pěti esenciálních podjednotek (a/Tif32, b/Prt1, c/Nip1, g/Tif35 a i/Tif34). V savcích je jeho složení komplexnější s 12 podjednotkami (a-i, k-m). eIF3 je klíčový hráč nejen v iniciaci translace, ale také ve fázi recyklace ribosomů a překvapivě i v translační terminaci a pročítání stop kodonu. Posledně zmiňovaný proces má velký klinický potenciál, jelikož téměř 1/3 geneticky podmíněných onemocnění je způsobena přítomností předčasného terminačního kodonu v protein kódující oblasti. Porozumění molekulárním detailům pročítání stop kodonu a translačně terminační mašinérie je důležité pro další vývoj selektivních a méně toxických léčiv vhodných k terapii. V této disertační práci jsem popsala jak protein malé ribosomální podjednotky Rps3 řídí efektivitu rozpoznávání stop kodonu. Identifikovala jsem...
|
|
|
Regulace mykobakteriální transkripce
Kafka, Vojtěch ; Krásný, Libor (vedoucí práce) ; Dostálová, Hana (oponent)
RNA polymeráza (RNAP) je enzym katalyzující syntézu RNA řetězce a uplatňuje se jako hlavní enzym transkripce. RNAP u mykobakterií je odlišná od ostatních bakteriálních RNA polymeráz. Pro svoji funkci vyžaduje speciální transkripční faktory, jako jsou RbpA nebo CarD. Zároveň se na mykobakteriální RNA polymerázu váže malá RNA (sRNA) Ms1, která reguluje množství polymerázy v buňce. V naší laboratoři byl také objeven protein MoaB2 jako nový vazebný partner interagující s mykobakteriální A (gen sigA), podjednotkou RNAP, významnou pro rozpoznání počáteční sekvence promotoru a iniciaci transkripce. Funkce MoaB2 v regulaci transkripce a genové exprese je doposud neznámá. Prvním cílem této diplomové práce je přispět k objasnění mechanismu, jakým Ms1 reguluje množství RNAP. Výsledky ukázaly, že tato regulace je na úrovni transkripce a to na úrovni ovlivnění aktivity promotorů řídících expresi rpoB-rpoC, které kódují katalytické podjenotky RNAP. Druhým cílem této práce je charakterizovat interakce MoaB2 s proteiny transkripčního aparátu. Výsledky potvrdily interakci MoaB2 se A a k této interakci není potřebná ani RNAP ani transkripční faktory RbpA a CarD. Role N-terminální domény A pro interakci s MoaB2 nebyla prozatím potvrzena. Shrnuto, tato práce významně přispívá k našemu pochopení mykobakteriálního...
|
|
|
The effect of selected endogenous and exogenous factors on bacterial growth
Šiková, Michaela ; Krásný, Libor (vedoucí práce) ; Valášek, Leoš (oponent) ; Vopálenský, Václav (oponent)
Růst bakteriální kultury binárním dělením je klíčovou charakteristikou těchto organismů. Tento růst závisí na dvou typech faktorů: endogenní a exogenní. Endogenní faktory tvoří molekulární aparát buněk. Mezi důležité endogenní faktory patří rovněž ty, které se podílejí na genové expresi a její regulaci. Mezi exogenní faktory řadíme dostupnost živin, teplota, pH, různé stresy nebo přítomnost antibiotik. Hlavním cílem mé dizertační práce bylo studium vlivů vybraných endogenních a exogenních faktorů na bakteriální růst. Jako endogenní faktory jsem studovala RNázu J1 u Bacillus subtilis a malou RNA zvanou Ms1 u Mycobacterium smegmatis, které se podílejí na regulaci genové exprese na úrovni transkripce. Ukazuji zde, že RNáza J1 může, kromě své role v degradaci RNA, hrát roli v genomové integritě odstraněním zastavených komplexů RNA polymerázy (RNAP) z DNA. Dále ukazuji, že Ms1 se váže na jádro RNAP a má vliv na množství RNAP v buňce. Výsledky odhalují nové mechanistické aspekty transkripčního aparátu a ukazují, jak jednotlivé komponenty nebo kombinace ovlivňují bakteriální růst. Jako exogenní faktory jsem studovala nedávno objevené antibakteriální látky zvané lipofosfonoxiny a jejich interakci s bakteriemi, bakteriálními proteiny a vliv na bakteriální růst. Stručně řečeno, tato práce posouvá naše...
|
|
|
The effect of the environment on bacterial DNA topology and gene expression.
Mikesková, Klára ; Krásný, Libor (vedoucí práce) ; Večerek, Branislav (oponent)
Biologické procesy v buňce jsou ovlivněny DNA topologií, tedy strukturou a tvarem DNA. Důležitý topologický ukazatel je úroveň nadšroubovicového vinutí DNA - otáčky DNA navíc jsou uvolňovány pozitivními (otáčení po směru otáčení dvoušroubovice) nebo negativními (otáčení v protisměru) nadobrátkami. V této práci se pojednává o úloze nadšroubovicového vinutí v regulaci genové exprese. Popisuji, jaké je uplatnění nadšroubovicového vinutí v homeostatických mechanismech, které ovládají produkci některých genů na úrovni transkripce. Změny prostředí, jako například změny teploty, oxidativní stres, extrémní pH a antibiotika a jiné inhibitory, ovlivňují úroveň nadšroubovicového vinutí DNA. Nadšroubovicové vinutí DNA poté ovlivňuje expresi enzymů, které ovlivňují DNA topologii, a také další geny a proteiny. Shrnuto, tato práce popisuje, jak změny vnějšího prostředí ovlivňuje DNA topologii a genovou expresi u bakterií se stručnou zmínkou této regulace u eukaryot.
|
|
|
RNA-přepínače jako nástroje regulace genové exprese
Jureček, Matěj ; Folk, Petr (vedoucí práce) ; Krásný, Libor (oponent)
RNA-přepínače jsou segmenty na 5' UTR nebo v intronech mRNA nebo pre-mRNA, které jsou schopné samy o sobě vázat malou molekulu (většinou metabolit, nukleotid nebo ion) a jako odpověď "přepínat" mezi dvěmi konformacemi, které mohou ovlivnit genovou expresi. Ve většině případů u bakterií mRNA kterou RNA-přepínač reguluje kóduje složku metabolismu ligandu vázajícího se na RNA-přepínač. Na rozdíl od jiných mechanismů regulace genové exprese RNA-přepínače nevyžadují pro regulaci přítomnost proteinů. RNA-přepínače mohou také představovat způsob, jakým hypotetické primitivní formy života regulovaly svou genovou expresi. RNA-přepínače jsou hojné u bakterií a jen málo se jich vyskytuje u eukaryot. Jejich studium se neustále zintenzivňuje a rozšiřuje a dnes by mohly RNA-přepínače lehce představovat samostatné odvětví molekulární biologie.
|
host ::
RSS.