The ArgR regulatory protein, a helper to the anaerobic regulator ANR during transcriptional activation of the arcD promoter in Pseudomonas aeruginosa.

Pseudomonas aeruginosa, when deprived of oxygen, generates ATP from arginine catabolism by enzymes of the arginine deiminase pathway, encoded by the arcDABC operon. Under conditions of low oxygen tension, the transcriptional activator ANR binds to a site centered 41.5 bp upstream of the arcD transcriptional start. ANR-mediated anaerobic induction was enhanced two- to threefold by extracellular arginine. This arginine effect depended, in trans, on the transcriptional regulator ArgR and, in cis, on an ArgR binding site centered at -73.5 bp in the arcD promoter. Binding of purified ArgR protein to this site was demonstrated by electrophoretic mobility shift assays and DNase I footprinting. This ArgR recognition site contained a sequence, 5'-TGACGC-3', which deviated in only 1 base from the common sequence motif 5'-TGTCGC-3' found in other ArgR binding sites of P. aeruginosa. Furthermore, an alignment of all known ArgR binding sites confirmed that they consist of two directly repeated half-sites. In the absence of ANR, arginine did not induce the arc operon, suggesting that ArgR alone does not activate the arcD promoter. According to a model proposed, ArgR makes physical contact with ANR and thereby facilitates initiation of arc transcription.

Caractérisation moléculaire du rôle de facteurs accessoires ArgR et PepA au niveau de la recombinaison spécifique sur le site cer

Mon projet de recherche avait pour but de caractériser le rôle de deux protéines, ArgR et PepA, qui agissent en tant que facteurs accessoires de la recombinaison au niveau de deux sites cer du plasmide ColE1 présent dans la bactérie Escherichia coli. Ces deux protéines, couplées aux deux recombinases à tyrosine XerC et XerD, permettent la catalyse de la recombinaison site spécifique au niveau de la séquence cer, convertissant les multimères instables de ColE1 en monomères stables. Cette étude a principalement porté sur la région C-terminale de la protéine ArgR. Cette région de la protéine ArgR possède une séquence en acides-aminés et une structure similaire à celle de la protéine AhrC de Bacillus subtilis. De plus, AhrC, le répresseur de l’arginine de cette bactérie, est capable de complémenter des Escherichia coli mutantes déficientes en ArgR. Les régions C-terminales de ces protéines, montrent une forte similarité. De précédents travaux dans notre laboratoire ont démontré que des mutants d’ArgR comprenant des mutations dans cette région, en particulier les mutants ArgR149, une version tronquée d’ArgR de 149 acides-aminés, et ArgR5aa, une version comprenant une insertion de cinq acides-aminés dans la partie C-terminale, perdaient la capacité de permettre la recombinaison au niveau de deux sites cer présents dans le plasmide pCS210. Malgré cette incapacité à promouvoir la réaction de recombinaison en cer, ces deux mutants étaient toujours capables de se lier spécifiquement à l’ADN et de réprimer une fusion argA :: lacZ. Dans ce travail, les versions mutantes et sauvages d’ArgR furent surexprimées en tant que protéines de fusion 6-histidine. Des analyses crosslinking ont montré que la version sauvage et ArgR5aa pouvaient former des hexamères in-vitro de manière efficace, alors qu’ArgR149 formait des multimères de plus faible poids moléculaire. Des formes tronquées d’ArgR qui comportaient 150 acides-aminés ou plus, étaient encore capables de permettre la recombinaison en cer. Les mutants par substitution ArgRL149A et ArgRL151A ont tous montré que les substitutions d’un seul acide-aminé au sein de cette région avaient peu d’effets sur la recombinaison en cer. Les expériences de crosslinking protéine-à-protéine ont montré que le type sauvage et les formes mutantes d’ArgR étaient capables d’interagir avec la protéine accessoire PepA, également impliquée dans la recombinaison en cer. Les expériences de recombinaison in-vitro utilisant la forme sauvage et les formes mutantes d’ArgR combinées avec les protéines PepA, XerC et XerD purifiées, ont montré que le mutant ArgR149 ne soutenait pas la recombinaison, mais que le mutant ArgR5aa permettait la formation d’une jonction d’Holliday. Des expériences de topologie ont montré que PepA était capable de protéger l’ADN de la topoisomérase 1, et d’empêcher ArgRWt de se lier à l’ADN. Les deux mutants ArgR149 et ArgR5aa protègent aussi l’ADN avec plus de surenroulements. Quand on ajoute PepA, les profils de migration montrent un problème de liaison des deux mutants avec PepA. D’autres expériences impliquant le triplet LEL (leucine-acide glutamique-leucine) et les acides-aminés alentour devraient être réalisés dans le but de connaitre l’existence d’un site de liaison potentiel pour PepA.

The CbrA-CbrB two-component regulatory system controls the utilization of multiple carbon and nitrogen sources in Pseudomonas aeruginosa.

A novel two-component system, CbrA-CbrB, was discovered in Pseudomonas aeruginosa; cbrA and cbrB mutants of strain PAO were found to be unable to use several amino acids (such as arginine, histidine and proline), polyamines and agmatine as sole carbon and nitrogen sources. These mutants were also unable to use, or used poorly, many other carbon sources, including mannitol, glucose, pyruvate and citrate. A 7 kb EcoRI fragment carrying the cbrA and cbrB genes was cloned and sequenced. The cbrA and cbrB genes encode a sensor/histidine kinase (Mr 108 379, 983 residues) and a cognate response regulator (Mr 52 254, 478 residues) respectively. The amino-terminal half (490 residues) of CbrA appears to be a sensor membrane domain, as predicted by 12 possible transmembrane helices, whereas the carboxy-terminal part shares homology with the histidine kinases of the NtrB family. The CbrB response regulator shows similarity to the NtrC family members. Complementation and primer extension experiments indicated that cbrA and cbrB are transcribed from separate promoters. In cbrA or cbrB mutants, as well as in the allelic argR9901 and argR9902 mutants, the aot-argR operon was not induced by arginine, indicating an essential role for this two-component system in the expression of the ArgR-dependent catabolic pathways, including the aruCFGDB operon specifying the major aerobic arginine catabolic pathway. The histidine catabolic enzyme histidase was not expressed in cbrAB mutants, even in the presence of histidine. In contrast, proline dehydrogenase, responsible for proline utilization (Pru), was expressed in a cbrB mutant at a level comparable with that of the wild-type strain. When succinate or other C4-dicarboxylates were added to proline medium at 1 mM, the cbrB mutant was restored to a Pru+ phenotype. Such a succinate-dependent Pru+ property was almost abolished by 20 mM ammonia. In conclusion, the CbrA-CbrB system controls the expression of several catabolic pathways and, perhaps together with the NtrB-NtrC system, appears to ensure the intracellular carbon: nitrogen balance in P. aeruginosa.

Riboregulation in Escherichia coli: DsrA RNA acts by RNA:RNA interactions at multiple loci

DsrA is an 87-nt untranslated RNA that regulates both the global transcriptional silencer and nucleoid protein H-NS and the stationary phase and stress response sigma factor RpoS (σs). We demonstrate that DsrA acts via specific RNA:RNA base pairing interactions at the hns locus to antagonize H-NS translation. We also give evidence that supports a role for RNA:RNA interactions at the rpoS locus to enhance RpoS translation. Negative regulation of hns by DsrA is achieved by the RNA:RNA interaction blocking translation of hns RNA. In contrast, results suggest that positive regulation of rpoS by DsrA occurs by formation of an RNA structure that activates a cis-acting translational operator. Sequences within DsrA complementary to three additional genes, argR, ilvIH, and rbsD, suggest that DsrA is a riboregulator of gene expression that acts coordinately via RNA:RNA interactions at multiple loci.

Myfyrdodau ac ystyriaethau, ... /

Welsh translation of James Hervey's 'Meditations and contemplations'.