DsrA est un petit ARN régulateur que l'on retrouve chez plusieurs espèces bactériennes, notamment Escherichia coli non-pathogène et pathogène. DsrA est exprimé principalement lorsque la bactérie est dans un environnement température suboptimale (<37 [degrés Celsius]). En conditions d'expression de DsrA, on retrouve une forme pleine longueur de 85 nucléotides et une forme tronquée de 60 nucléotides. Il a été montré que DsrA, dans sa forme pleine longueur ou tronquée, peut diminuer l'initiation de la traduction de l'ARNm hns , codant pour la protéine H-NS, un régulateur majeur de la transcription qui module près de 5% des gènes chez E. coli . Toutefois, les mécanismes impliqués dans la répression traductionnelle d'hns par DsrA n'ont pas été caractérisés. Les travaux présentés dans ce mémoire démontrent que DsrA bloque l'initiation de la traduction d'hns en s'appariant immédiatement en aval du codon d'initiation de la traduction. De plus, DsrA provoque la dégradation de l'ARNm hns en recrutant le complexe dégradosome ARN. La RNase E, qui fait partie de ce complexe, va cliver l'ARNm au nucléotide 131 dans la région codante du gène, soit 80 nucléotides en aval de l'appariement entre hns et DsrA. Ce clivage va provoquer la dégradation rapide de l'ARNm hns par les exoribonucléases de E. coli . Mes travaux de maîtrise ont abouti à un modèle d'action de DsrA sur hns qui pourrait inclure les autres cibles négatives de DsrA. De plus, ils suggèrent que les sRNA semblent partager le même mécanisme général de dégradation des ARNm. Ces travaux démontrent également que l'extrémité 5' de DsrA tronqué est monophosphate ce qui suggère un clivage par une ribonucléase. Toutefois aucune ribonucléase connue d' E. coli ne semble produire la forme tronquée de DsrA, bien que l'exoribonucléase PNPase semble influencer sa dégradation. Ces travaux démontrent également l'impact des protéines RppH et CsdA dans la dégradation de l'ARNm hns à 25 [degrés Celsius], c'est-à-dire lorsque DsrA est naturellement exprimé. Ces protéines sont importantes pour la stabilité de hns et pour sa dégradation en présence de DsrA. Toutefois, le mécanisme d'action de ces protéines n'a pas été déterminé.

The bacterial RNA binding protein Hfq is a key component for bacterial sRNA mediated riboregulation of mRNA expression. A kinetic and thermodynamic analysis of Hfq binding to its sRNA targets DsrA, RprA, and OxyS, and to its mRNA target rpoS was carried out. The ability of Hfq to significantly enhance the stability of the DsrA-rpoS and RprA-rpoS complex was demonstrated, and the entire untranslated leader region of rpoS was shown to be important for Hfq binding and in Hfq facilitated sRNA-mRNA duplex formation. Hfq was not shown to enhance OxyS binding to rpoS. DsrA and OxyS were shown to bind mostly to the proximal surface region of Hfq, while RprA bound to both proximal and distal surface regions. The rpoS leader region was shown to possess at least two distinct Hfq binding sites, with one site binding the proximal region and the other to the distal region of Hfq. These sites were shown to be important for Hfq to stimulate DsrA-rpoS binding. The outer-circumference region and the C-terminal tail of Hfq does not play a major role in binding DsrA, RprA, OxyS and rpoS, and in stimulating DsrA-rpoS binding. Evidence was obtained implicating Hfq to bind DsrA, RprA, OxyS, and oligo rA18 in a 1:1 protein to RNA stoichiometry. Binding properties of Hfq to E. coli genomic DNA were examined. Double stranded DNA was shown to bind mostly on the distal surface region and the C-terminal tail of Hfq with an affinity 10 fold less than Hfq targeted RNA. Single stranded DNA binds Hfq more tightly than double stranded DNA and binding seems to be sequence specific. Evidence indicates Hfq binds certain sequences of the E. coli genome.

A field survey was conducted following the Deepwater Horizon blowout and it was noted that resulting coastal petroleum deposits possessed distinct geometries, ranging from small tar balls to expansive horizontal oil sheets. A laboratory study evaluated the effect of oil deposit geometry on localized gradients of electron acceptors and microbial community composition, factors that are critical to accurately estimating biodegradation rates. One-dimensional top-flow sand columns with 12-hour simulated tidal cycles compared two contrasting geometries (isolated tar "balls" versus horizontal "sheets") relative to an oil-free control. Significant differences in the effluent dissolved oxygen and sulfate concentrations were noted among the columns, indicating presence of anaerobic zones in the oiled columns, particularly in the sheet condition. Furthermore, quantification of genetic markers of electron acceptor and catabolic conditions via quantitative polymerase chain reaction of dsrA (sulfate-reduction), mcrA (methanogenesis), and cat23 (oxygenation of aromatics) genes in column cores suggested more extensive anaerobic conditions induced by the sheet relative to the ball geometry. Denaturing gradient gel electrophoresis similarly revealed that distinct gradients of bacterial communities established in response to the different geometries. Thus, petroleum deposit geometry impacts local redox and microbial characteristics and may be a key factor for advancing attenuation models and prioritizing cleanup. / Master of Science