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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.46.2008.tde-27112008-100001
Document
Author
Full name
Rogério Ferreira Lourenço
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2008
Supervisor
Committee
Gomes, Suely Lopes (President)
Gueiros Filho, Frederico José
Marval, Marcia Giambiagi de
Soares Netto, Luis Eduardo
Spira, Beny
Title in Portuguese
Caracterização dos sistemas ChrR-σR e CC3476σT na resposta de C. crescentus aos estresses oxidativo e osmótico
Keywords in Portuguese
Biologia molecular
Estresse osmótico
Estresse oxidativo
Fator σ ECF
Abstract in Portuguese
Caulobacter crescentus está entre as bactérias cujos genomas codificam um grande número de fatores sigma ECF, os quais estão envolvidos na regulação transcricional de conjuntos limitados de genes em resposta a uma variedade de estímulos ambientais. No presente trabalho, dois fatores sigma ECF de C. crescentus, σR e σT , foram caracterizados funcionalmente. Os dados mostraram que σR e σT e são mantidos em níveis reduzidos de expressão sob condições fisiológicas de crescimento da bactéria, devido à ação das proteínas ChrR e CC3476, respectivamente. Contudo, durante a exposição de C. crescentus ao cádmio, hidroperóxido orgânico, oxigênio singlete ou à radiação UVA, a expressão de σR é induzida de maneira dependente do próprio fator sigma. Análises de transcriptoma mostraram que σR regula a expressão de genes envolvidos na proteção celular contra danos oxidativos. Central para essa resposta transcricional mediada por σR é a inativação de ChrR, sendo os resíduos C186 e C188 desta proteína necessários para a percepção de cádmio, mas não de hidroperóxido orgânico ou oxigênio singlete. Em adição, os dados mostraram que sigR e dois outros genes dependentes de σR (cfaS e CC2258) são essenciais para a sobrevivência de C. crescentus quando os danos oxidativos são gerados nas células por longos períodos. Similarmente, a expressão de σT aumenta em nível transcricional nesta bactéria sob condições de hiperosmolaridade induzidas por NaCl ou sacarose. Além de se auto-regular positivamente, σT controla a expressão de σU e σE , constituindo uma cascata de expressão de fatores sigma ECF em C. crescentus. σT, mas não σU e σE , desempenha um papel essencial na sobrevivência dessa bactéria durante a exposição ao NaCl e sacarose. Adicionalmente, a ausência de σT resulta numa sensibilidade aumentada dessa bactéria ao H2O2, apesar de não ser observada indução da expressão dos genes sigT, sigU e sigE durante essa condição de estresse. Diante do exposto, o presente trabalho contribuiu para a compreensão de dois mecanismos de adaptação da bactéria C. crescentus aos estresses oxidativo ou osmótico
Title in English
Characterization of the systems ChrR-sigmaR and CC3476-sigmaT in the responses to oxidative and osmotic stresses in C. crescentus
Keywords in English
ECF σ factor
Molecular biology
Osmotic stress
Oxidative stress
Abstract in English
Caulobacter crescentus is among the bacteria whose genomes encode a high number of ECF sigma factors, which are involved in the transcriptional regulation of a limited set of genes in response to several environmental signals. In the present work, two ECF sigma factors from C. crescentus, σR e σT, were functionally characterized. Data showed that σR e σT are maintained in reduced expression levels under physiological growth conditions, due to the action of ChrR and CC3476, respectively. However, during C. crescentus exposure to cadmium, organic hydroperoxide, singlet oxygen and UVA irradiation, σR expression is positively auto-regulated. Transcriptome analyses showed that σR regulates the expression of genes involved in protecting cells against oxidative damages. Central to this transcriptional response is the inactivation of ChrR, with residues C186 and C188 of this protein being necessary for sensing cadmium but not organic hydroperoxide or singlet oxygen. In addition, data revealed that sigR and two other σR-dependent genes (cfaS and CC2258) are essential for C. crescentus survival when oxidative damages are generated in the cells for long periods of time. Similarly, σT expression increases at a transcriptional level in this bacterium under hyperosmotic conditions induced by NaCl or sucrose. Besides being positively auto-regulated, σT independently controls the expression of σU and σE, forming an expression cascade of ECF sigma factors in C. crescentus. σT, but not σU or σE, displays an essential role in C. crescentus survival during NaCl or sucrose exposure. Additionally, the absence of σT leads to an increased sensitivity of this bacterium to H2O2, despite the absence of induction in sigT, sigU or sigE expression under the same stress condition. Therefore, the present work has contributed to the understanding of two mechanisms of C. crescentus adaptation to oxidative and osmotic stresses
 
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Publishing Date
2009-02-04
 
WARNING: The material described below relates to works resulting from this thesis or dissertation. The contents of these works are the author's responsibility.
  • ALVAREZ-MARTINEZ, Cristina E., et al. The ECF sigma factor σT is involved in osmotic and oxidative stress responses in Caulobacter crescentus [doi:10.1111/j.1365-2958.2007.06005.x]. Molecular Microbiology [online], 2007, vol. 66, n. 5, p. 1240-1255.
  • LOURENçO, Rogério F., and GOMES, Suely L.. The transcriptional response to cadmium, organic hydroperoxide, singlet oxygen and UV-A mediated by the sigmaE-ChrR system in Caulobacter crescentus [doi:10.1111/j.1365-2958.2009.06714.x]. Molecular Microbiology [online], 2009, vol. 72, n. 5, p. 1159-1170.
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