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Transcription in Mycoplasma pneumoniae

dc.contributor.advisorStülke, Jörg Prof. Dr.de
dc.contributor.authorEilers, Hinnerkde
dc.date.accessioned2012-04-16T14:53:43Zde
dc.date.available2013-01-30T23:50:27Zde
dc.date.issued2010-10-12de
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-ADC1-9de
dc.identifier.urihttp://dx.doi.org/10.53846/goediss-387
dc.description.abstractDas humanpathogene Bakterium Mycoplasma pneumoniae besitzt lediglich ein kleines Repertoire von Genen, die vermutlich an der Transkriptionsregulation beteiligt sind. Dieser Umstand reflektiert seine Anpassung an ein nährstoffreiches Habitat mit konstanten Umweltbedingungen, dem menschlichen Lungenepithel. Bis heute ist der Hitzeschockregulator HrcA das einzige charakterisierte Protein, welches an der Transkriptionsregulation in diesem Organismus beteiligt ist. Da jedoch zahlreiche andere Transkriptionsregulationen in M. pneumoniae beschrieben worden sind, stellt sich die Frage, welche Mechanismen bzw. welche Regulatoren für diese Ereignisse verantwortlich sind. Das Ziel dieser Arbeit war die Charakterisierung der übrigen Proteine, die vermutlich an Regulationsereignissen beteiligt sind. Die gezielte Suche nach Mutanten, denen diese Proteine fehlen, zeigte dass die Mehrheit dieser Proteine für die Vitalität des Bakteriums essentiell ist. Lediglich Mutanten, denen die weitläufig in Bakterien konservierten Proteine RelA und WhiA fehlen, konnten isoliert werden. Außerdem konnte eine Interaktion zwischen dem Protein Mpn266 und der α-Untereinheit der RNA-Polymerase nachgewiesen werden, ein Hinweis darauf, dass Protein Mpn266 ein Ortholog des Transkriptionsregulators Spx in den Firmicutes ist. Auch dieser mutmaßliche Transkriptionsregulator ist essentiell. Zahlreiche Experimente zur Charakterisierung der Rolle von RelA und des Signalmoleküls (p)ppGpp in M. pneumoniae wurden durchgeführt. Während gezeigt werden konnte, dass die Mechanismen, die zur RelA-abhängigen Synthese von (p)ppGpp in diesem Organismus konserviert sind, konnte, abgesehen von der Unfähigkeit (p)ppGpp herzustellen kein weiterer Phänotyp gefunden werden. Ein Effekt von (p)ppGpp auf die Transkription konnte mittels Mikroarray-Experimenten nicht nachgewiesen werden. Zusätzliche Untersuchungen zur Rolle der HPr-Phosphorylierung konnten zudem zeigen, dass diese keine Rolle bei der Transkriptionsregulation spielen. Statt dessen scheint die HPr-Phosphorylierung die pH-abhängige Zuckeraufnahme in M. pneumoniae zu regulieren. Mikroarrayuntersuchungen einer whiA Mutante zeigen eine konstitutive Hochregulation der Transkription eines großen Operons, welches hauptsächlich aus ribosomalen Genen besteht. Da sowohl der Regulator als auch das Operon in Gram-positiven Bakterien konserviert sind, liegt die Vermutung einer identischen Funktion dieses Regulators in anderen Bakterien nahe. Diese Vermutung wird durch das Vorhandensein eines gemeinsamen DNA Motivs vor diesem Operon gestützt. Zusammengefasst beinhaltet diese Arbeit die ersten Mikroarrayuntersuchungen von M. pneumoniae Mutanten überhaupt und liefert die Grundlage für zukünftige Experimente, die darauf abzielen, Regulationsereignisse in diesen Organismus besser zu verstehen.de
dc.format.mimetypeapplication/pdfde
dc.language.isoengde
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/de
dc.titleTranscription in Mycoplasma pneumoniaede
dc.typedoctoralThesisde
dc.title.translatedTranskription in Mycoplasma pneumoniaede
dc.contributor.refereeGroß, Uwe Prof. Dr.de
dc.date.examination2010-10-01de
dc.subject.dnb570 Biowissenschaften, Biologiede
dc.description.abstractengThe human pathogen Mycoplasma pneumoniae has maintained only a small repertoire of genes putatively involved in transcription regulation. This reflects its adaption to a nutrient rich and rather constant habitat, the human lung epithelium. To date, the heat shock response regulator HrcA is the only characterized protein involved in transcription regulation in this organism. However, several transcription regulation events have been described, leading to the question which mechanisms or which regulators are responsible for these events. This work aimed to study the implication of the putative, so far uncharacterized regulators in transcription in M. pneumoniae. Screening of a mutant library showed that the majority of the genes encoding these regulators are essential for viability. Only mutants affected in genes relA and whiA, both widely distributed and highly conserved in bacteria, could be isolated from the library. In addition, interaction of protein Mpn266 with RpoA could be shown, providing evidence that this protein is an orthologue of transcription regulator Spx in the Firmicutes. However, this regulator is essential, too. Several experiments have been performed to characterize the role of RelA and the alarmone (p)ppGpp in M. pneumoniae. Whereas it could be shown that mechanisms leading to (p)ppGpp formation in this organism are conserved, no additional phenotype could be identified in a relA mutant despite an inability to synthesize these alarmones. An effect on transcription regulation could not be shown by microarray analysis. However, evidence was provided that (p)ppGpp formation is not involved in short-term regulation of transcription in M. pneumoniae. Experimental data indicate that the phosphorylation state of HPr is involved in regulating the uptake of glucose and other PTS sugars in a pH dependent manner, rather then in transcription regulation. Microarray analysis of a whiA mutant showed that a large operon consisting mainly of gene s encoding ribosomal proteins is constitutively up-regulated in this strain. Both the regulator and the operon co-occur in Gram-positive bacteria, suggesting a similar function of this regulator in other bacteria. The finding of a conserved DNA sequence upstream of this operon supports this hypothesis. In summary, this work provides the first microarray analyses of M. pneumoniae mutants. Furthermore, the first M. pneumoniae mutant impaired in transcription regulation and a novel putative role of HPr phosphorylation were described. Thus, this work provides a basis for future experiments that could help to understand regulatory mechanisms in this minimal organism.de
dc.subject.topicMathematics and Computer Sciencede
dc.subject.gerMycoplasma pneumoniaede
dc.subject.gerTranskriptionde
dc.subject.gerMikroarrayde
dc.subject.gerstringent responsede
dc.subject.engMycoplasma pneumoniaede
dc.subject.engtranscriptionde
dc.subject.engmicroarrayde
dc.subject.engstringent responsede
dc.subject.bk42.3de
dc.identifier.urnurn:nbn:de:gbv:7-webdoc-2639-7de
dc.identifier.purlwebdoc-2639de
dc.affiliation.instituteBiologische Fakultät inkl. Psychologiede
dc.subject.gokfullWU 000: Mikrobiologiede
dc.subject.gokfullWUK 000: Genetik der Mikroorganismen, Molekularbiologie der Mikrorganismen {Mikrobiologie}de
dc.identifier.ppn663766915de


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