Název:
Identifikace a modelování regulačních sítí genové exprese v průběhu germinace streptomycet
Překlad názvu:
Identification and modeling of gene expression regulatory networks during streptomycetes germination
Autoři:
Straková, Eva ; Vohradský, Jiří (vedoucí práce) ; Stopka, Pavel (oponent) ; Vondrášek, Jiří (oponent) Typ dokumentu: Disertační práce
Rok:
2013
Jazyk:
eng
Abstrakt: [eng][cze] Streptomycetes have been studied mostly as producers of antibiotics and for fundamentals of complex bacterial cell development. Here, transcriptomic and proteomic approaches were applied to systems study of Streptomyces coelicolor germination as a developmental transition from dormancy to the vegetative stage. The time dynamics of the gene expression levels represented by mRNA and intracellular protein accumulation and synthesis were measured throughout 5.5 h of germination at 13 time points by employing both DNA microarray and two-dimensional gel electrophoresis techniques. Using a numerical model of gene expression, genetic networks were reconstructed and functional groups of genes controlled by the sigma factors were identified. Modeling of the regulatory interactions provided a set of parameters allowing simulate kinetics of gene expression control among the sigma factors and their target genes. Particularly regulons of two sigma factors, SigR and HrdD, were identified. The analysis assigned their key role during the germination process. Analysis of global trends in the gene/protein expression revealed that the full capability of regulatory mechanisms responding to the environmental cues is reached within the first hour of germination, and identified the basic gene/protein functional groups...Streptomycety jsou studovány především kvůli své schopnosti produkovat antibiotika, ale také jako modelový bakteriální organismus s komplexním buněčným cyklem. V této práci byl systémově studován proces klíčení (germinace) Streptomyces coelicolor za použití transkriptomických a proteomických metod. Klíčení představuje základní vývojový přechod z klidového období buňky do vegetativní fáze růstu. Během počátečních 5,5 h klíčení byly ve 13 časových bodech měřeny změny exprese mRNA a celková vnitrobuněčná koncentrace proteinů, včetně monitorování aktuání proteosyntézy. Pro kvantifikaci transkriptu byla použita metoda DNA mikročipů, proteiny byly měřeny pomocí dvourozměrné gelové elektroforézy. Modelováním genové expresse byly rekonstruovány genetické sítě a identifikovány funkční skupiny genů regulované určitými sigma faktory. Výstupem modelování byl soubor parametrů, který umožnil simulovat kinetiku regulace mezi sigma faktory a regulovanými geny. Bylo zjištěno, že klíčovou roli během procesu hrají sigma faktory SigR a HrdD, jejichž regulony byly identifikovány. Z transkriptomických i proteomických dat vyplývá, že nejintenzivnější odezva buňky na vnější prostředí probíhá během první hodiny germinace, aktivací různých regulačních mechanismů. Pro porovnání globálních trendů v expresi genů/proteinů byla...
Klíčová slova:
germinace; regulační sítě; sigma faktory; Streptomyces; gene regulatory networks; germination; sigma factors; Streptomyces