Les famílies de proteïnes Hha/YmoA i H-NS: regulació de l'expressió gènica a "Escherichia coli" i paper de la conjugació plasmídica

Abstract

[cat] En bacteris entèrics, les proteïnes de la família Hha/YmoA estan implicades en la regulació de l'expressió gènica depenent factors ambientals. Ha estat descrit que la proteïna Hha d' Escherichia coli interacciona amb la proteïna H-NS formant un complex amb el DNA responsable de la termoregulació de l'expressió de l'operó hly d' E. coli. Altres proteïnes d'aquesta família, com YmoA i YdgT, també interaccionen amb la proteïna H-NS.La proteïna H-NS d' E. coli és una proteïna associada al nucleoide implicada en la regulació global de l'expressió gènica en funció de les condicions ambientals. H-NS es troba àmpliament distribuida entre bacteris Gram-negatius.El primer objectiu va ser determinar si la participació conjunta de les proteïnes Hha i H-NS era extensible a altres gens regulats per H-NS. Escollirerm l'operó bgl, silenciat per la proteïna H-NS. Mitjançant mesures de l'activitat i de la trasncripció de l'operó vam concloure que les proteïnes Hha i YdgT intervenen en el silenciament de l'operó bgl d'Escherichia coli.Es va analitzar la regulació de l'expressió gènica depenent de les proteïnes Hha i H-NS en diferents condicions d'osmolaritat per identificar les proteïnes diferencialment expressades. S'identificaren les proteïnes HdeA, l'expressió de la qual ja havia estat descrita com a regulada per H-NS; i HtrA, una proteasa sotmesa a osmoregulació. El complex Hha-H-NS és responsable de la repressió de l'expressió d'HtrA a baixa osmolaritat.En la seqüència completa del plàsmid R27 s'han identificat dos gens (orf182 i orf164) que codifiquen dues proteïnes homòlogues a Hha i H-NS, respectivament. Ja que la conjugació d'aquest plàsmid està sotmesa a termoregulació, i donat que les proteïnes Hha i H-NS estan implicades en la regulació de l'expressió gènica depenent de paràmetres ambientals, es va voler determinar: · A) el paper d'aquestes proteïnes, d'origen plasmídic i d'origen cromosòmic, en la regulació de la conjugació de R27,· B) i la intervenció de les proteïnes de codificació plasmídica en la fisiologia de la cèl·lula portadora del plàsmid. Es realitzaren estudis de la freqüència de conjugació del plàsmid, estudis de la transcripció dels gens de transferencia mitjançant microxips i RT-PCR, assaigs de retard en gel amb les proteïnes Hha i H-NS i observació de pilis per MET. Es va concloure que les proteïnes Hha i H-NS, tant de codificació plasmídica com cromosòmica, interven en la termoregulació de la conjugació del plàsmid, reprimint l'expressió dels gens de transferencia a elevada temperatura. En estudis de complementació s'observà que les proteïnes codificades als gens orf182 i orf164, compensen alguns fenotips causats per les mutacions dels gens hha i hns. Es va demostrar també la interacció in vitro de la proteïna H-NS plasmídica (ORF164) amb la proteïna Hha cromosòmica.Finalment, es va realitzar una anàlisi trancriptòmica de l'efecte de les mutacions hns i hha ydgT en el patró d'expressió gènica a Escherichia coli, per determinar quins gens estaven afectats en cada fons genètic i establir la relació entre la regulació per H-NS i per Hha/YdgT. La comparació dels patrons d'expressió entre la soca hns i la soca salvatge, han posat de manifest que un 7% dels gens d'E. coli presenten una alteració significativa de la seva expressió, i que un 68% dels casos corresponen a una sobreexpressió en la soca hns. L'analisi de l'expressió diferencial entre la soca hha ydgT i la soca hns demostra que la regulació de la soca hha ydgT segueix majoritàriment el mateix patró d'expressió que la soca salvatge. Es van identificar 22 gens amb expressió diferencial entre la soca hha ydgT i la soca salvatge, dels quals 18 presenten sobreexpressió en un fons genètic hha ydgT, i 12 coincideixen amb els gens regulats per H-NS.

[eng] In enteric bacteria, the proteins of Hha/YmoA family play an important role in regulation of gene expression in response to environmental signals. On another part, the nucleoid-associated protein H-NS is a relevant example of a global modulator. H-NS binds to Hha, and other proteins of Hha/YmoA family, to regulate gene expression depending on environmental conditions.The first goal was to determine if Hha and H-NS participate together regulating genes known as regulated by H-NS, like "bgl" operon silenced by H-NS, or other new genes in different osmolarity conditions. We conclude that Hha play a role in silencing "bgl" operon expression in "E. Coli" and that Hha-H-NS complex is responsible for the HtrA repression at low osmolarity.R27 plasmid code two proteins homologous to Hha and H-NS, respectively. Since R27 conjugation is thermoregulated, and given the fact that Hha and H-NS regulate gene expression depending on environmental parameters, we investigated the role of these proteins, in thermoregulation of R27 conjugation. We conclude that Hha and H-NS, of plasmidic and chromosomic origin, downregulate plasmid conjugation at high temperature. As well, we studied the intervention of Hha and H-NS R27 encoded proteins in the physiology of R27 host cells. We observed that these proteins compensate some of the phenotypes caused by hha and hns mutations.Finally, a transcriptomic analysis of the effect of the mutations "hns" and "hha ydgT" in "E. coli"i was carried out to establish the relationship between H-NS and Hha/YdgT regulation. The result showed that 7% of genes were affected by "hns" mutation and that 68% of these cases corresponds to an overexpression in hns strain. The analysis of "hha ydgT" strain demonstrates that its regulation follows mostly the same pattern of expression than the wild type strain, because "hha ydgT" mutations only affected 22 genes.