title: GbsR Typ Regulatoren: Charakterisierung einer neuen MarR-Typ Regulator Familie von transkriptionellen Repressoren
title: GbsR Typ Regulatoren: Charakterisierung einer neuen MarR-Typ Regulator Familie von transkriptionellen Repressoren
title: GbsR typ regulators: Characterisation of a new MarR typ regulator family of transcriptional repressors
Creators: name: Ronzheimer, Stefanie
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2016
Subjects: Bacillus infantis
GbsR
glycine betaine
Glycin Betain
Regulartor
Opu
regulator , opu
Regulartor , Opu
Life sciences
Biowissenschaften, Biologie

description: To protect itself against osmotic
      stress the soil bacterium Bacillus subtilis accumulates
      compatible solutes in the cell. One of the most important
      compatible solutes is glycine betaine. This osmoprotective
      substance can either be absorbed through the Opu transporters
      of the cell or can be synthesized from the precursor molecule
      choline. The oxidation of choline takes place via the two
      dehydrogenases GbsB and GbsA which are present in the genome
      of B. subtilis organized as an operon. Next to the operon is
      the gene gbsR that encodes the choline sensitive repressor
      GbsR. GbsR regulates the expression of the gbsAB operon and
      the opuB operon coding for the choline specific ABC
      transporter. If it is choline in the cell, it binds to the
      regultor GbsR. This detaches from the DNA and the two operons
      can be expressed. The regulator GbsR from B. subtilis has
      become aware of a new class of MarR type regulators
      (Nau-Wagner et al., 2012). The type of GbsR regulators family
      was characterized in this work in more detail. GbsR type
      regulators are disseminated both in the domain of Bacteria
      and Archaea. The GbsR type regulators regulate the
      osmotic-dependent genes occur mainly in Firmicutes. The
      regulators can be divided into two groups based on their
      genomic neighbourhood. The transporter and the synthesis
      class. GbsR type regulators from the transporter class
      regulate the expression of ABC transporters of compatible
      solutes. Regulators of synthesis class repress genes for the
      glycine betaine synthesis. For the regulation of each
      adjacent operons GbsR type regulators binds on a palindromic
      bindingmotiv. Upon binding of DNA, the GbsR type regulators
      used the conserved winged helix motif. Regulators of the
      transporter class bind at the 35 region of the promoter of
      the adjacent gene. The GbsR type regulators of synthesis
      class bind as "roadblock" downstream of the transcription
      start. GbsR type regulators regulate not only the adjacent
      operon. They are responsible in part for the regulation of
      several osmotic dependent genes. Using the example of opuB
      operon of B. subtilis, a regulatory model could be created on
      which two GbsR type regulators are involved. GbsR type
      regulators bind compatible solutes over cation-π interaction
      in a ligand binding pocket, which probably consists of
      several amino acids. GbsR type regulators of synthesis class
      seem to be able to exclusively bind choline, regulators of
      transportation class contrast several different compatible
      solutes. The composition of the amino acids that make up the
      ligand binding pocket, it seems decisive for the range of
      compatible solutes that can be bound. Specifically, the opu
      regulon from the marine Bacillus infantis NRRL B 14911 could
      be characterized. Also a model of regulation of opuA operon
      could be proposed. The OpuA transporter contained in the gene
      cluster transports the same compatible solutes such OpuA from
      B. subtilis. They are used by the marine bacterium B.
      infantis NRRL B 14911 as osmoprotektiva.
description: Um sich vor osmotischem Stress zu
      schützen akkumuliert das Bodenbakterium Bacillus subtilis
      kompatible Solute in der Zelle. Eines der wichtigsten
      kompatiblen Solute ist dabei Glycin Betain. Dieses
      Osmoprotektivum kann entweder über die Opu Transporter von
      der Zelle aufgenommen werden oder aus dem Vorläufermolekül
      Cholin synthetisiert werden. Die Oxidation von Cholin erfolgt
      über die zwei Dehydrogenasen GbsB und GbsA, die im Genom von
      B. subtilis als Operon organisiert vorliegen. Neben dem
      Operon liegt das Gen gbsR, das für den Cholin spezifischen
      Repressor GbsR kodiert. Dieser reguliert die Expression des
      gbsAB Operons und die des opuB Operons, das für einen Cholin
      spezifischen ABC Transporter kodiert. Liegt Cholin in der
      Zelle vor, bindet es an den Regultor GbsR. Dieser löst sich
      von der DNA und die beiden Operone können exprimiert werden.
      Durch den Regulator GbsR aus B. subtilis ist man auf eine
      neue Klasse von MarR Typ Regulatoren aufmerksam geworden
      (Nau-Wagner et al., 2012). Die Familie der GbsR Typ
      Regulatoren wurde im Rahmen dieser Arbeit näher
      charakterisiert. GbsR Typ Regulatoren sind sowohl in der
      Domäne der Bacteria als auch der Archaea verbreitet. Die GbsR
      Typ Regulatoren, die osmotisch abhängige Gene regulieren,
      treten hauptsächlich in Firmicutes auf. Anhand ihrer
      genomischen Umgebung können die Regultoren in zwei Gruppen
      geteilt werden. Die Transporter und die Synthese Klasse. GbsR
      Typ Regulatoren aus der Transporter Klasse regulieren die
      Expression von ABC Transportern für kompatible Solute.
      Regulatoren der Synthese Klasse reprimieren die Glycin Betain
      Synthesegene. Bei der Regulation der jeweils angrenzenden
      Operone, binden die GbsR Regulatoren an ein für sie
      spezifisches und palindromisches Bindmotiv. Bei der Bindung
      der DNA, mit dem konservierten Winged Helix Motiv, binden die
      Regulatoren der Transporter Klasse auf der 35 Region des
      Promotors, der angrenzenden Gens. Die GbsR Typ Regulatoren
      der Synthese¬Klasse binden als "road block" stromabwärts des
      Transkriptionsstarts. GbsR Typ Regulatoren regulieren nicht
      nur das angrenzende Operon. Sie sind teils für die Regulation
      mehrerer osmotisch abhängiger Gene zuständig. Am Beispiel des
      opuB Operons aus B. subtilis konnte ein Regulationsmodell
      erstellt werden, an dem zwei GbsR Typ Regulatoren involviert
      sind. GbsR Typ Regulatoren binden kompatible Solute über
      Kation π Interaktion in einer Ligandenbindetasche, die sich
      vermutlich aus mehreren Aminosäuren zusammensetzt. GbsR Typ
      Regulatoren der Synthese Klasse scheinen ausschließlich
      Cholin binden zu können, Regulatoren der Transporter Klasse
      hingegen mehrere verschiedene kompatible Solute. Die
      Zusammensetzung der Aminosäuren, die die Ligandenbindetasche
      bilden, scheint dabei ausschlaggebend für das Spektrum an
      kompatiblen Soluten, das gebunden werden kann. Speziell das
      opu Regulon aus dem marinen Bacillus infantis NRRL B 14911
      konnte näher charakterisiert werden. Auch ein Modell der
      Regulation des opuA Operons konnte vorgeschlagen werden. Der
      im Gencluster enthaltene OpuA Transporter transportiert die
      gleichen kompatiblen Solute wie OpuA aus B. subtilis. Sie
      werden von dem marinen Bakterium B. infantis NRRL B 14911 als
      Osmoprotektiva genutzt.