Fatores sigma de carência de ferro, representados por FecI de E. coli, direcionam a transcrição de genes de transporte de sideróforos (quelantes de ferro), e são geralmente regulados por fatores antissigma (FecR), que liberam o fator sigma após ligação do sideróforo no receptor de membrana externa (FecA). Caulobacter crescentus possui quatro genes para fatores sigma desta família. Ensaios de expressão gênica e crescimento indicaram que estes genes não respondem à disponibilidade de ferro. Em microarranjos de cDNA, apenas o gene fecA2 foi induzido em DfecR2 comparado à linhagem parental, sugerindo que este é o único gene alvo do fator sigma FecI2. Já DfecR4 mostrou indução em mais de 50 genes, alguns envolvidos na utilização de fontes alternativas de carbono. Ensaios fenotípicos com DfecI4 sugeriram que este gene é importante para o crescimento em g-ciclodextrina ou ácido caproico. Os resultados sugerem que o fator sigma FecI2 é bem específico, enquanto FecI4 parece regular uma resposta geral relacionada a compostos carbônicos, e não à homeostase de ferro. / Iron starvation sigma factors, whose prototype is E. coli FecI, direct transcription of genes involved in siderophore (iron chelators) transport, being usually regulated by anti-sigma factors (FecR), which release the sigma factor after siderophore binding to the outer membrane receptor (FecA). Caulobacter crescentus possesses four genes encoding FecI-like sigma factors. Gene expression and growth assays indicated that these genes do not respond to iron availability. In cDNA microarrays, only the fecA2 gene was induced in DfecR2 relative to the wild-type strain, suggesting that this is the only target gene of the FecI2 sigma factor. However, in DfecR4 there was induction of over 50 genes, some of them involved in utilization of alternative carbon sources. Phenotypic microarrays with the DfecI4 strain showed that this gene is important for growth in g-cyclodextrin or caproic acid. The results suggest that the FecI2 sigma factor is very specific, whereas FecI4 seems to regulate a more general response, related to carbon compounds rather than iron homeostasis.

Em estudos de proteção ao genoma contendo lesões de C. crescentus, foi feita uma varredura em uma biblioteca clones mutados pelo transposon Tn5 e sensíveis à luz UV-B e MMS. Dos 249 clones selecionados conseguimos identificar mutações em 102 genes, distribuídos em dez categorias funcionais, incluindo metabolismo de DNA. Além de genes já descritos como atuantes na defesa de genoma a lesões, os dados ainda adicionam funções potenciais para outros genes. Investigação mais detalhada indica que vários dos genes identificados podem afetar o estresse e ciclo celular, podendo estar relacionados a respostas do tipo pontos de checagem. Além disso, verificamos que mutantes para genes envolvidos em reparo excisão de nucleotídeos são mais sensíveis à H2O2, indicando que nessa bactéria, este sistema de reparo atua também em lesões oxidativas no DNA. Os dados obtidos são pioneiros no estabelecimento de funções para vários genes de C. crescentus e de outras alfa-proteobactérias. / This work aimed to identify genes related to DNA damage protection in C. crescentus, by means of screening a Tn5 -mutated library for clones sensitive to UV-B light and MMS. Out of 249 selected clones, we were able to identify mutations in 102 genes, classified in ten different functional categories, including DNA metabolism. In addition to genes already described as playing a role in genome defense to lesions, the results provide new potential functions to several other genes. More detailed investigation indicates also that the mutations in some of these genes may also affect cell stress and cell cycle, being potentially involved in check-point responses. Moreover, mutants for nucleotide excision repair genes were also found to be sensitive to H2O2, indicating that this DNA repair system also acts in DNA oxidative damage. These data are the first establishing a role in genome protection for several genes in C. crescentus, as well as other alpha-proteobacteria.

Fatores sigma de carência de ferro, representados por FecI de E. coli, direcionam a transcrição de genes de transporte de sideróforos (quelantes de ferro), e são geralmente regulados por fatores antissigma (FecR), que liberam o fator sigma após ligação do sideróforo no receptor de membrana externa (FecA). Caulobacter crescentus possui quatro genes para fatores sigma desta família. Ensaios de expressão gênica e crescimento indicaram que estes genes não respondem à disponibilidade de ferro. Em microarranjos de cDNA, apenas o gene fecA2 foi induzido em DfecR2 comparado à linhagem parental, sugerindo que este é o único gene alvo do fator sigma FecI2. Já DfecR4 mostrou indução em mais de 50 genes, alguns envolvidos na utilização de fontes alternativas de carbono. Ensaios fenotípicos com DfecI4 sugeriram que este gene é importante para o crescimento em g-ciclodextrina ou ácido caproico. Os resultados sugerem que o fator sigma FecI2 é bem específico, enquanto FecI4 parece regular uma resposta geral relacionada a compostos carbônicos, e não à homeostase de ferro. / Iron starvation sigma factors, whose prototype is E. coli FecI, direct transcription of genes involved in siderophore (iron chelators) transport, being usually regulated by anti-sigma factors (FecR), which release the sigma factor after siderophore binding to the outer membrane receptor (FecA). Caulobacter crescentus possesses four genes encoding FecI-like sigma factors. Gene expression and growth assays indicated that these genes do not respond to iron availability. In cDNA microarrays, only the fecA2 gene was induced in DfecR2 relative to the wild-type strain, suggesting that this is the only target gene of the FecI2 sigma factor. However, in DfecR4 there was induction of over 50 genes, some of them involved in utilization of alternative carbon sources. Phenotypic microarrays with the DfecI4 strain showed that this gene is important for growth in g-cyclodextrin or caproic acid. The results suggest that the FecI2 sigma factor is very specific, whereas FecI4 seems to regulate a more general response, related to carbon compounds rather than iron homeostasis.

O choque frio em bactérias causa a indução de proteínas de choque frio de baixo peso molecular (CSPs), que desestabilizam estruturas secundárias do mRNA, permitindo sua tradução. Caulobacter crescentus possui quatro genes codificando CSPs: cspA e cspB são induzidos sob choque frio, e cspC e cspD, na fase estacionária. Neste trabalho, foi determinada uma nova seqüência para o gene cspC, revelando que a proteína CspC possui dois domínios CSD, como CspD. O mutante nulo para cspC apresentou sensibilidade em baixa temperatura e menor viabilidade em fase estacionária, com alterações na morfologia. A região regulatória foi mapeada por fusões de transcrição, e uma região ativadora da expressão foi identificada, mostrando uma regulação transcricional. Algumas condições nutricionais que disparam a indução do gene foram determinadas, indicando que sua expressão é influenciada pela ausência de glicose no meio, mas não pela ausência de nitrogênio. Este perfil de indução não depende da região ativadora, que, por sua vez, é necessária para os máximos níveis de expressão. / The cold shock response in bacteria involves the expression of cold shock proteins (CSPs), which destabilize secondary structures on mRNAs, allowing their translation. Caulobacter crescentus possesses four genes encoding CSPs: cspA and cspB are induced upon cold shock, while cspC and cspD are induced at stationary phase. In this work, a new sequence for the coding region of the cspC gene was determined, revealing that CspC contains two cold shock domains, like CspD. A null cspC mutant was sensitive to low temperature, presented reduced viability at stationary phase, and altered morphology. The regulatory region of cspC was mapped by transcriptional fusions, identifying a region responsible for activation of cspC expression, suggesting a transcriptional regulation. Some nutritional conditions triggering cspC induction were determined, indicating that its expression is influenced by glucose starvation, but not by nitrogen starvation. This expression profile was not dependent on the activation region, which, in turn, was required for maximum levels of expression.

XerC et XerD, deux recombinases impliquées dans la recombinaison site spécifique, résolvent les multimères d’ADN en monomères. Cette réaction se produit au niveau du site dif du chromosome, et nécessite le domaine C-terminale de la protéine de division cellulaire FtsK. Caulobacter crescentus est une bactérie aquatique de type Gram-négative qui se retrouve dans plusieurs environnements. Elle présente un cycle cellulaire asymétrique avec deux types de cellules distinctes. Cette propriété peut être utilisée pour synchroniser la croissance d’une population bactérienne pour permettre l’étude de l’expression de gènes à travers le temps et les liens entre le cycle cellulaire et le développement de la bactérie. La liaison à l’ADN et la capacité de former des complexes covalents (phosphotyrosyl) avec le site dif de C. crescentus (ccdif) ont été testé pour les recombinases de C. crescentus (ccXerC et ccXerD). Les deux recombinases ont eu une meilleure liaison au demi-site gauche de ccdif et sont incapable d’effectuer une liaison coopérative, contrairement à ce qui se produit au niveau du site dif de E. coli. La formation de complexes covalents a été testé en utilisant des «substrats suicides avec bris» marqués à la fluorescence ainsi que des protéines de fusion (marquées ou non à la fluorescence). Des complexes ADN-protéines résistants à la chaleur et au SDS ont été observé lors de la réaction de ccXerC et ccXerD de type sauvage avec ccdif, mais pas lors de la réaction de mutants avec le même ADN. Des complexes covalents phosphotyrosine sont formés de façon plus efficace sur les substrats suicides avec un bris au niveau du brin supérieur que ceux ayant un bris au niveau du brin inférieur. Dans les deux cas, c’est ccXerC qui est resté lié de façon covalente à l’ADN de ccdif. / In most bacteria, the chromosomal dimer resolution process is mediated by two tyrosine recombinases, XerC and XerD, which bind cooperatively and perform the recombination reaction at the dif site near the terminus of replication. This reaction also requires the C-terminal domain of the cell division protein FtsK. Caulobacter crescentus is an aquatic Gram-negative bacterium found in various environments. This bacterium has an asymmetric cell cycle which can be used to synchronize cell growth in order to study the temporal expression of a gene and the interconnection between the cell cycle and development. The binding activity and the formation of phosphotyrosyl complex of the C. crescentus recombinases, ccXerC and ccXerD, were tested on the C. crescentus dif (ccdif) site. Both ccXerC and ccXerD bound preferentially to the left half-site of ccdif and showed reduced cooperative binding, unlike what was found with the E. coli dif site. Covalent complex formation activity was tested by using fluorescently labelled linear “nicked suicide substrates” and labelled proteins. Heat and SDS-resistant protein-DNA complexes were formed when both wild-type ccXerC and ccXerD reacted with ccdif but not in the presence of active-site tyrosine mutant proteins. Phosphotyrosine complexes formed on the top-nicked suicide substrate were found to be more efficient than on the bottom-nicked suicide substrates and surprisingly ccXerC remained bound to both top and bottom-nicked ccdif suicide substrates.

Em estudos de proteção ao genoma contendo lesões de C. crescentus, foi feita uma varredura em uma biblioteca clones mutados pelo transposon Tn5 e sensíveis à luz UV-B e MMS. Dos 249 clones selecionados conseguimos identificar mutações em 102 genes, distribuídos em dez categorias funcionais, incluindo metabolismo de DNA. Além de genes já descritos como atuantes na defesa de genoma a lesões, os dados ainda adicionam funções potenciais para outros genes. Investigação mais detalhada indica que vários dos genes identificados podem afetar o estresse e ciclo celular, podendo estar relacionados a respostas do tipo pontos de checagem. Além disso, verificamos que mutantes para genes envolvidos em reparo excisão de nucleotídeos são mais sensíveis à H2O2, indicando que nessa bactéria, este sistema de reparo atua também em lesões oxidativas no DNA. Os dados obtidos são pioneiros no estabelecimento de funções para vários genes de C. crescentus e de outras alfa-proteobactérias. / This work aimed to identify genes related to DNA damage protection in C. crescentus, by means of screening a Tn5 -mutated library for clones sensitive to UV-B light and MMS. Out of 249 selected clones, we were able to identify mutations in 102 genes, classified in ten different functional categories, including DNA metabolism. In addition to genes already described as playing a role in genome defense to lesions, the results provide new potential functions to several other genes. More detailed investigation indicates also that the mutations in some of these genes may also affect cell stress and cell cycle, being potentially involved in check-point responses. Moreover, mutants for nucleotide excision repair genes were also found to be sensitive to H2O2, indicating that this DNA repair system also acts in DNA oxidative damage. These data are the first establishing a role in genome protection for several genes in C. crescentus, as well as other alpha-proteobacteria.

O choque frio em bactérias causa a indução de proteínas de choque frio de baixo peso molecular (CSPs), que desestabilizam estruturas secundárias do mRNA, permitindo sua tradução. Caulobacter crescentus possui quatro genes codificando CSPs: cspA e cspB são induzidos sob choque frio, e cspC e cspD, na fase estacionária. Neste trabalho, foi determinada uma nova seqüência para o gene cspC, revelando que a proteína CspC possui dois domínios CSD, como CspD. O mutante nulo para cspC apresentou sensibilidade em baixa temperatura e menor viabilidade em fase estacionária, com alterações na morfologia. A região regulatória foi mapeada por fusões de transcrição, e uma região ativadora da expressão foi identificada, mostrando uma regulação transcricional. Algumas condições nutricionais que disparam a indução do gene foram determinadas, indicando que sua expressão é influenciada pela ausência de glicose no meio, mas não pela ausência de nitrogênio. Este perfil de indução não depende da região ativadora, que, por sua vez, é necessária para os máximos níveis de expressão. / The cold shock response in bacteria involves the expression of cold shock proteins (CSPs), which destabilize secondary structures on mRNAs, allowing their translation. Caulobacter crescentus possesses four genes encoding CSPs: cspA and cspB are induced upon cold shock, while cspC and cspD are induced at stationary phase. In this work, a new sequence for the coding region of the cspC gene was determined, revealing that CspC contains two cold shock domains, like CspD. A null cspC mutant was sensitive to low temperature, presented reduced viability at stationary phase, and altered morphology. The regulatory region of cspC was mapped by transcriptional fusions, identifying a region responsible for activation of cspC expression, suggesting a transcriptional regulation. Some nutritional conditions triggering cspC induction were determined, indicating that its expression is influenced by glucose starvation, but not by nitrogen starvation. This expression profile was not dependent on the activation region, which, in turn, was required for maximum levels of expression.

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Com a construção da linhagem RlhE fusionada a um epitopo, fomos capazes de investigar o acúmulo da proteína após choque frio, em fase estacionária, durante o ciclo celular de Caulobacter crescentus, sob diferentes condições de estresses e, finalmente, após a adição de cloranfenicol, para o estudo a estabilidade protéica. Foi observado um aumento no acúmulo da proteína após choque frio. Além disso, quando em diferentes condições de estresses, RlhE obteve uma leve indução na presença de NaCl e Sacarose; mas permanaceu constante em fase estacionária e durante o ciclo celular. Finalmente, vimos que a estabilidade de RlhE varia de acordo com a temperatura, tendo um aumento da estabilidade a 10°C. As análises de expressão do gene rhlE foram realizadas por ensaios de atividade de betagalactosidase. Demonstramos que a presença da região 5UTR é importante para a indução, e que rlhE possui, pelo menos em parte, uma regulação pós-transcricional. Uma análise transcriptômica global da linhagem selvagem e mutante para rhlE, após o choque frio, foi realizada por RNAseq, o qual nos auxiliou na identificação de genes envolvidos em diversos processos biológicos. Finalmente, a co-imunoprecipitação e identificação dos RNAs por sequenciamento em larga escala revelou que RlhE interage com 51 mRNAs. / Here, we constructed a strain in which the RhIE protein was fusioned to an epitope that allowed the investigation of the protein profile after cold-shock, at stationary phase, during cell cycle of Caulobacter crescentus, under different environmental stresses, and, finally, after chloramphenicol addition to study protein stability. The results showed an increase in protein concentration after cold shock stress. When exposed to different stresses RhlE was slightly induced in the presence of NaCl and Sucrose; but its abundance remained constant at stationary phase and during C. crescentus cell cycle. Lastly, the protein stability varies depending on temperature - increasing at low temperature. Gene expression analysis was performed using beta-galactosidase assays. We showed that the presence of the 5UTR is important for the induction of rhlE, and that RhlE is posttranscriptionally regulated. A global transcriptome analysis was performed using RNAseq after cold shock stress of the wild type strain and null mutant for rhlE, and several genes involved in a wide range of biological process were identified. Finally, High-throughput sequencing of RNA isolated by crosslinking immunoprecipitation revealed interactions of RhlE with 51 mRNAs.