Эволюция транскрипционной регуляции метаболизма углеводов в бактериях

• Автор: Лейн, Семен Александрович
• Шифр специальности: 03.01.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 173 с. : ил.

Оглавление
Оглавление

Введение

Актуальность темы

Цели и задачи исследования

Научная новизна и практическое значение работы

Основные положения, выносимые на защиту

Глава 1. Обзор литературы

1.1 Регуляция инициации транскрипции у бактерий

1.1.1 Структура РНК-полимеразы и механизм взаимодействия с промотором

1.1.2 Факторы транскрипции
1.2 Методы сравнительной геномики для реконструкции регуляторных сетей у бактерий
1.2.1 Методы сравнительной геномики для анализа сайтов связывания факторов транскрипции
1.2.2 Методы предсказания функции гена на основании сходства аминокислотных последовательностей
1.2.3 Методы анализа геномного контекста
1.3 АгаК-регулон утилизации арабинозы
1.4 Регуляция утилизации 1Ч-ацетнл галактозам ин а в про геобактериях .
1.5 НехЛ - регулятор центрального метаболизма углерода
1.6 Механизмы регуляции путей утилизации сахаров в В. йиЫШя
1.6.1 Регуляция метаболизма углеводов с помощью фосфотрансферазных транспортных систем
1.6.2 Регуляция метаболизма углеводов субстрат-связывающими факторами транскрипции
1.6.3. СсрА-зависимая катаболитная репрессия оперонов метаболизма сахаров
1.6.4. СсрА-независимая катаболитная репрессия оперонов метаболизма сахаров.
Глава 2. Материалы и методы
2.1 Принципы применения методов сравнительной геномики к анализу регуляции транскрипции
2.2 Геномы
2.3 Программное обеспечение
Глава 3. Исследование эволюции АгаЛ регулона
3.1 Исследование эволюции регуляторной системы АгаИ
3.2 Построение распознающего правила для поиска потенциальных сайтов связывания АгаЦ
3.3 Структура АгаЯ регулона в изучаемых геномах
3.4 Эволюция АгаЛ регулона
3.5 Обсуждение
Глава 4. Исследование регуляции А§аЦ регулона в нротеобактериях
4.1 Исследование эволюции регуляторной системы AgaR

4.2 Построение распознающего правила для поиска потенциальных сайтов связывания AgaR
4.3 Структура AgaR регулона и путей утилизации N-ацетилгалактозамина и галактозамииа
4.4 Эволюция AgaR регулона
4.5 Обсуждение
Глава 5. HexR - регулятор центрального метаболизма углеводов
5.1 Исследование эволюции регуляторной системы HexR
5.2 Построение распознающего правила для поиска потенциальных сайтов связывания HexR
5.3 Ядро HexR регулона
5.4. Таксон-специфическая регуляция генов HexR регулона
5.5 Обсуждение
Глава 6. Эволюция регуляции катаболизма сахаров в бактериях семейства
Bacillaceae
6.1 Поиск потенциальных регуляторов метаболизма углеводов среди ортологов факторов транскрипции В. subtUis в бактериях семейства Bacillaceae
6.3 Реконструкция регулонов утилизации сахаров и их производных в семействе бактерий Bacillaceae
6.4 Обсуждение
Выводы
Список публикаций по теме диссертации
Благодарности
Список литературы
Приложения

Список используемых сокращений и обозначений
пн - пары нуклеотидов
НТН - спираль-поворот-спираль
РТБ - фосфотрансфсразная система
РЯБ - домен регуляции фосфотрансферазной системой
НАГ А - М-анстилгалактозамин
ГА - галактозамин
КоА - кофермент А
цАМФ - циклический аденозинмонофосфат
АТФ - аденозинтрифосфат
НАД - никотинамидадсниндинуклеотид
НАДФ - никотинамидадениндинуклеотидфосфат

1.6.1 Регуляция метаболизма углеводов с помощью фосфотраисферазпых транспортных систем
PTS системы служат как для транспорта веществ в клетку, так и для передачи сигналов внешней среды (125). Большинство транспортеров, переносящих сахара в В. subtilis, являются PTS системами. Они состоят из трех субъединиц: фермент I (ЕТ), НРг белок и субстрат-спсцифичный фермент II (EII). В В. subtilis, также как и во многих бактериях, гены, кодирующие субъединицу El (ptsl) и НРг (ptsH), присутствуют в одной копии и организованы в оперон ptsHI (126). Оперой ptsHI конститутивно экспрессируется в В. subtilis, что отражает как необходимость двух данных белков для работы систем транспорта множества сахаров в клетку, так и включенность их в различные регуляторные процессы (127). Субъединица НРг у грамположительных бактерий несет два сайта фосфорилирования: His-15, сайт фосфорилирования белком EI, и Ser-46, который фосфорилируется специальной АТФ-зависимой НРг киназой (128). Субъединица ЕИ может состоять из трех или четырех доменов (EIIA-EIID), которые могут быть организованы как в одном белке, так и отдельно. Транспорт углевода осуществляется связанными с мембраной доменом EIIC и, при наличии, EIID. Фосфат переносится системой EI, HPr-Hisl5, ЕИА и EIIB (129).
Из всех типов транспортеров, PTS системы оказывают наибольший вклад в регуляцию транскрипции путем фосфорилирования факторов транскрипции НРг и ЕИВ субъединицами. Основываясь на характеристиках сайта фосфорилирования, различают два механизма регуляции с помощью PTS систем.
В первом случае EIIA домен, акцептор фосфорной группы от HPr-His-P, соединен с белком-регулятором. Такой домен не участвует в транспорте сахаров, но способен контролировать активность своего регуляторного белка в ответ на фосфорилирование соответствующими PTS системами. Примером могут служить факторы транскрипции LicR (130) из В. subtilis, а также MtlR из
В. stearothermophilus (131). Однако стоит заметить, что регуляция активности