Tom 51, 2002
Numer 3 (256)
Strony 319 330
GRAŻYNA JAGURA-BURDZY
Zakład Biochemii Drobnoustrojów
Instytut Biochemii i Biofizyki PAN
Pawińskiego 5a, 02-106 Warszawa
[e-mail]
ROLA REGULACJI EKSPRESJI GENÓW W STABILNOR
CI PLAZMIDÓW
Plazmidy, czyli niezależnie replikujące się (ang. backbone). Dla większych plazmidów jest
pozachromosomalne elementy genetyczne to także zdolnoS
ć zasiedlania nowych gospoda-
enetyczne występują w Archea, Eubacteria i rzy w wyniku transferu koniugacyjnego (pla-
Eukaryota. Najlepiej poznano biologię plazmi- zmidy mobilizowalne czy koniugacyjne). Bada-
dów u bakterii i tej grupie poS
więcone będą ni- nia nad transkryptomem plazmidów IncP-1
niejsze rozważania. Plazmidy, zgodnie z przy- (Thomas, dane nieopublikowane) wskazują, że
jętą definicją, nie są niezbędne komórce gospo- spoS
ród około 60 genów plazmidu RK2 wysoki
darza do przetrwania ale często zwiększają poziom ekspresji charakteryzuje jedynie opero-
jego zdolnoS
ci adaptacyjne do zmieniających ny opornoS
ci na antybiotyki. Być może jest to
się warunków S
rodowiska. Ekspresja informa- reguła dla genów warunkujących wymierne ko-
cji genetycznej, którą niosą (stanowiąca niejed- rzyS
ci adaptacyjne, a być może jest oznaką nie-
nokrotnie kilkanaS
cie % informacji komórki) dawnego włączenia tych genów do wyciszone-
może prowadzić do obciążenia metabolizmu w go na drodze ewolucji tła genetycznego, jakim
takim stopniu, że zmniejszy szansę gospodarza jest szkielet plazmidowego genomu.
w konkurencji z komórkami bezplazmidowy- Promotory operonów odpowiedzialnych
mi. Regulacja ekspresji genów plazmidowych za replikację, stabilne utrzymywanie w komór-
decyduje więc o sukcesie w rozprzestrzenia- kach czy transfer horyzontalny w przewa-
niu się zarówno w linii pionowej (z pokolenia żającej częS
ci należą do bardzo silnych sy-
na pokolenie, ang. vertical inheritance), jak i gnałów transkrypcyjnych, z których ekspresja
horyzontalnie (poprzez  infekcję nowych ko- rzadko zachodzi konstytutywnie. Podlegają
mórek, ang. horizontal transfer). one regulacji negatywnej, zapewniając w ten
Mówiąc o plazmidach zwykle wymieniamy sposób potencjalną możliwoS
ć wysokiego po-
cechy fenotypowe o jakie wzbogacają gospoda- ziomu ekspresji genom plazmidowym. Możli-
rza: opornoS
ci na antybiotyki czy metale cię- woS
ć, która przez większoS
ć cyklu życiowego
żkie, zdolnoS
ć rozkładu związków organicz- plazmidu jest jednak niewykorzystana. Induk-
nych, wykorzystanie różnych związków węgla, cja ekspresji operonów jest rzadko używanym
opornoS
ci na UV itp. Dla biologii plazmidów mechanizmem regulacji transkrypcji, najlepiej
najistotniejsze są jednak operony odpowiedzial- poznane przykłady dotyczą indukcji systemów
ne za replikację i mechanizmy stabilnego dzie- transferu koniugacyjnego i jeden z przykładów
dziczenia stanowiące tzw. szkielet genetyczny będzie omówiony szczegółowo.
REGULACJA PROCESU REPLIKACJI
Celem kontroli procesu replikacji plazmi- malnej dla okreS
lonej wielkoS
ci plazmidu tak,
du jest utrzymywanie S
cisłej liczby kopii, opty- aby z jednej strony nie obniżyć zdolnoS
ci prze-
320 GRAŻYNA JAGURA-BURDZY
życia gospodarza (ang. fitness) a z drugiej stro- Inny mechanizm regulacji ekspresji genu
ny zabezpieczyć przekazanie w czasie podziału rep równie często wykorzystywany przez pla-
bakterii chociaż jednej kopii plazmidu każdej zmidy oparty jest na powstawaniu antysensow-
komórce potomnej (DEL SOLAR i współaut. nego RNA, które poprzez oddziaływanie z
1998) mRNArep obniża jego trwałoS
ć, powoduje ate-
Plazmidy wykorzystują do powielania się nuację, maskuje sygnały translacyjne lub zwięk-
 fabryki replikacyjne gospodarza. Sygnał roz- sza powinowactwo dodatkowych elementów
poczęcia replikacji w oriV (ang. origin  punkt regulacyjnych np. białek represorowych
startu) plazmidu jest jednak zależny od specy- (WAGNER i SIMONS 1994, FRANCH i GERDES
ficznego Inicjatora kodowanego przez sam pla- 2000). Regulatorowe, antysensowne RNA jest
zmid: może to być białko (zwane najczęS
ciej wysoce labilne, jego stężenie jest więc S
ciS
le
Rep) lub inicjatorowe RNA (np. RNA II w pla- proporcjonalne do iloS
ci kopii plazmidu. Spa-
zmidach typu ColE1). Generalnie kontrola ilo- dek iloS
ci kopii plazmidu, a tym samym regula-
S
ci kopii plazmidu przebiega na etapie inicjacji torowego RNA, prowadzi do wzmożonej synte-
replikacji poprzez obniżanie ekspresji genu zy inicjatora. Najlepiej poznany system replika-
rep (ESPINOZA i współaut. 2000). Najprostszy cji plazmidów typu ColE1, w których inicjacja
negatywny mechanizm regulacyjny to auto- replikacji regulowana jest przez antysensowne
genna represja. WyjS
ciowo wysoki poziom eks- RNA (RNA I) nie zależy od białka inicjatorowe-
presji ( po podziale komórki i spadku iloS
ci ko- go Rep: inicjatorem replikacji jest tu transkrypt
pii plazmidu czy przejS
ciu genomu plazmido- tzw. RNA II. Jego prawidłowe zwinięcie się i od-
wego do biorcy w czasie koniugacji) jest repry- działywanie z DNA w regionie oriV jest sy-
mowany w miarę przybywania produktu, czyli gnałem do wkroczenia RNazyH i PolI DNA oraz
białka Rep. Dla wielu plazmidów wykazano, że rozpoczęcia replikacji plazmidu. Tworzenie
białko Rep przyjmuje dwie formy: w postaci dwuniciowych struktur między RNA II i kom-
monomeru wiąże się do powtórzonych se- plementarnym do niego RNA I uniemożliwia
kwencji w oriV zwanych iteronami, aktywuje tworzenie hybrydu RNAII-DNA i blokuje repli-
oriV powodując  topnienie dwuniciowej kację.
struktury DNA i inicjuje replikację, natomiast Negatywna kontrola oparta na działaniu re-
w postaci dimeru wiąże się do operatora w re- presorów, produktów niezależnych operonów
gionie własnego promotora i blokuje tran- wydaje się najrzadziej stosowanym sposobem
skrypcję (Ryc. 1) (CHATTORAJ 2000). W niektó- regulacji ekspresji genu rep. W takich przypad-
Ryc. 1. Autogenna regulacja genu rep.
Białko Rep w postaci monomeru wiąże się z iteronami (powtórzone miejsca wiązania Rep) w regionie oriV i ini-
cjuje replikację. W postaci dimeru rozpoznaje operator w regionie własnego promotora i blokuje transkrypcję.
rych plazmidach lokalizacja iteronów oriV w kach sensorem iloS
ci kopii plazmidu staje się
regionie promotora rep umożliwia pełnienie element niezależny od samego procesu repli-
różnych funkcji przez tę samą formę białka Rep kacji. Interesującym przykładem są tu plazmidy
w zależnoS
ci od stężenia Rep. Co więcej, sam IncP-1, w których ekspresja genu trfA (czyli
proces replikacji może indukować produkcję rep) jest regulowana przez przynajmniej trzy
białka Rep i nowe wydarzenia inicjacyjne po- globalne represory KorA, IncC i KorB, produk-
przez usuwanie represora Rep z miejsc opera- ty tzw centralnego operonu kontroli korAincC-
torowych (profag P1) (MUKHOPADHYAY i korB (PANSEGRAU i współaut. 1994).
CHATTORAJ 2000).
Rola regulacji ekspresji genów w stabilnoS
ci plazmidów 321
Rozwój badań nad replikacją plazmidów nej regulacji i regulacji przy udziale antysen-
wyrax
nie wskazuje, że proste mechanizmy sownego RNA czy antysensownego RNA i do-
kontroli, chociaż skuteczne, ustępują miejsca datkowych białek represorowych (DEL SOLAR i
kombinacji różnych mechanizmów: autogen- ESPINOZA 2000).
REGULACJA EKSPRESJI OPERONÓW ODPOWIEDZIALNYCH ZA STABILNE DZIEDZICZENIE
PLAZMIDÓW
Plazmidy rozprzestrzeniają się czynnie w Systemy aktywnego rozdziału to operony
populacji gospodarza dwoma sposobami: prze- składające się najczęS
ciej z dwóch genów parA i
kazywane są do potomstwa w czasie podziału parB i z miejsca centromero-podobnego parS
komórki albo na drodze koniugacji/mobilizacji (przez analogię do systemów eukariotycznych)
 infekują bezplazmidowego dotychczas bior- (GERDES i współaut. 2000b). W uproszczeniu
cę. Replikacja zapewnia właS
ciwą iloS
ć kopii aktywny rozdział przebiega następująco: białko
plazmidu na komórkę zwiększając szansę prze- typu B rozpoznaje i wiąże parS, tworzy pary pla-
trwania, a kodowane przez plazmidy systemy zmidów, które następnie są aktywnie separowa-
mrs (ang. multimer resolution systems) maksy- ne przy udziale aktywnoS
ci ATPazowej białka
malizują iloS
ć kopii separując powstające dime- ParA i cząsteczki plazmidów kierowane są do
ry/multimery. Podczas gdy małe plazmidy o du- przeciwnych biegunów komórki w czasie jej
żej iloS
ci kopii bazują na losowej segregacji podziału. Istnieją dwa główne typy systemów
cząsteczek do komórek potomnych, duże pla- aktywnego rozdziału oparte na budowie białko-
zmidy o niskiej liczbie kopii (1 2 na komórkę) wych składników, lokalizacji centromeru i regu-
aktywnie pomagają losowi stosując powszech- lacji ekspresji. W przypadku pierwszym iloS
ć
nie dwa mechanizmy: aktywnego rozdziału białka typu ParA (ATPaza z motywami Walkera)
(ang. active aprtitioning) i niszczenia w popula- jest limitowana (tak samo jak białka ParB).
cji tych bakterii, które przypadkowo straciły Białko ParA jest autogennym represorem ope-
plazmid (ang. postsegregational killing, psk) ronu parAparB i w tej funkcji jest wspomagane
(GERDES i współaut. 2000a). Genomika plazmi- przez ParB lub białko ParB jest autorepresorem
dów dostarcza dowodów na  mobilnoS
ć tych wiążąc się do centromeru w rejonie promotora
mechanizmów między różnymi plazmidami. i w tej funkcji wspomagane jest przez ParA (Ryc.
Jest to możliwe m.in. dzięki temu, że są kodowa- 2A, B). Zaburzenia relatywnych iloS
ci obu skład-
ne przez zamknięte, samoregulowalne jednost- ników prowadzą do gwałtownej utraty (destabi-
ki transkrypcyjne, nazywane często  kasetami . lizacji) plazmidu. W przypadku plazmidu R1
Ryc. 2. Autoregulacja operonów aktywnego rozdziału.
Dwa modele autoregulacji są przedstawione schematycznie: (A) głównym represorem jest ParA a ParB stabilizu-
je kompleksy ParA-DNA, centromer (miejsce oddziaływania ParB z DNA) występuje bezpoS
rednio za operonem
lub w odległych miejscach; (B) lokalizacja centromeru pokrywa się z promotorem operonu parAB i dzięki temu
ParB pełni równoczeS
nie dwie funkcje  autorepresora i białka podziałowego.
322 GRAŻYNA JAGURA-BURDZY
(typ II) funkcję autorepresora pełni białko ParR nia w działaniu na różne  cele w komórce, ba-
(homolog ParB), którego iloS
ć w komórce wy- zują na różnicach w stabilnoS
ci toksyny i od-
nosi około 1000 cząsteczek. Nie jest to skutecz- trutki (GERDES i współaut. 2000a). W opero-
na autorepresja ponieważ poziom pierwszego nach psk, które kodują dwa białkowe składniki
produktu operonu ParM (aktynopodobnej AT- albo sama odtrutka albo w kompleksie z tru-
Pazy) wynosi około 15000 monomerów cizną odpowiada za autoregulację. W niektó-
(MOLLER-JENSEN i współaut. 2002). Różnice w rych plazmidach jak np. pSM19035 z grupy
ekspresji obydwu genów wynikają z inhibicji inc18 w operonie trucizny ( ) i odtrutki ( )po-
translacji parB z policistronowego mRNA (ang. jawia się niezależny regulator omega, składnik
translation coupling). ParM oddziaływuje z tego samego operonu ( - - ), który pełni funk-
kompleksem parS-ParR i polimeryzując tworzy cję autorepresora (Ryc. 3) (DE LA HOZ i
dynamicznie aktywne długie struktury sepa- współaut. 2000). W systemach gdzie odtrutką
rujące przestrzennie cząsteczki plazmidu do jest antysensowne niestabilne RNA (np.
biegunów- jest to pierwszy przykład analoga hok/sok w plazmidzie R1) transkrypcja zacho-
wrzeciona podziałowego u bakterii. Z punktu dzi konstytutywnie, a regulacja ekspresji jest
widzenia regulacyjnego jest to też wyjątek od posttranskrypcyjna. Mechanizm hok/sok był
klasycznej reguły  wyciszania ekspresji genów pierwszym szczegółowo poznanym mechani-
plazmidowych. zmem potranskrypcyjnej regulacji ekspresji
Systemy posegregacyjnego zabijania psk, genów przy zastosowaniu antysensownego
mimo swojej różnorodnoS
ci i wyspecjalizowa- RNA (THISTED i współaut. 1995).
REGULACJA EKSPRESJI OPERONÓW TRANSFERU KONIUGACYJNEGO
Transfer koniugacyjny plazmidów jest jed-  utajnionym i takie, które są w ciągłej gotowo-
nym z najistotniejszych procesów w horyzon- S
ci do transferu chociaż jest to gotowoS
ć na mi-
talnym rozprzestrzenianiu się genów w biosfe- nimalnym poziomie (ZATYKA i THOMAS 1998).
rze (ZECHNER i wspólaut. 2000). Generalnie Najlepiej poznanym (i najwczeS
niej odkrytym)
proces koniugacji składa się z dwóch etapów: jest system koniugacyjny plazmidu F (i plazmi-
(i) przygotowania DNA plazmidu do trans- dów pochodnych R1 czy R100) zakodowany w
feru tzw funkcje Dtr (ang. DNA transfer and re- około 40 genach regionu tra. Około połowa
plication); białek Tra uczestniczy w syntezie piliny i budo-
(ii) zbudowania mostu koniugacyjnego wie F-pilusa. Region tra znajduje się za oriT i
między biorcą i dawcą (agregaty koniugacyjne składa się z trzech jednostek transkrypcyjnych,
u bakterii Gram dodatnich czy kontakt przy dwóch mono traM, traJ i jednego multicistro-
udziale pilusa u bakterii Gram-ujemnych) czyli nowego operonu traY. TraJ jest aktywatorem
funkcje Mpf (ang. mating pair formation). promotora traY. Ekspresja traJp jest z kolei mo-
Kompleksy białkowe biorące udział w tych dulowana przez mRNAfinP (antysensowne
dwóch etapach są kodowane w dużych jed- RNA, negatywny efektor translacji TraJ) i
nostkach transkrypcyjnych, przestrzennie roz- białko FinO, produkt ostatniego genu operonu
dzielonych. Podczas gdy funkcje Dtr są plazmi- traY (stabilizator dupleksu mRNAfinP-m-
dowo-specyficzne (kompleks relaksazy rozpo- RNAtraJ). Działanie FinOP (ang. fertility inhi-
znaje i nacina jedną nić tylko w oriT własnego bition) skutecznie wyłącza gen traJ i tym sa-
plazmidu), funkcje Mpf plazmidów z bakterii mym operon traY, jedynie około 0.1% komó-
Gram-ujemnych często wykorzystywane są do rek w populacji gospodarza R1 czy R100 jest
transportu przez inne plazmidy obecne w ko- zdolna do transferu. Dzięki mutacji insercyjnej
mórce bakterii (plazmidy mobilizowalne). IS3 w genie finO prowadzącej do częS
ciowej
Funkcje Dtr razem z Mpf zajmują od 20 40kb, derepresji traJp populacja gospodarza plazmi-
stanowią około 50% informacji genetycznej du F jest w 100% zdolna do transferu i to sprzy-
plazmidów koniugacyjnych, nic więc dziwne- jało odkryciu zjawiska koniugacji u bakterii i
go, że ich ekspresja musi być S
ciS
le kontrolo- skorelowania go z występowaniem plazmidu F
wana. (LEDERBERG i TATUM 1946).
WS
ród plazmidów koniugacyjnych rozróż- Plazmidy IncP-1 są plazmidami o bardzo
niamy takie, które czekają na sygnał do koniu- szerokim spektrum gospodarzy  mogą się re-
gacji utrzymując funkcje Dtr/Mpf w stanie plikować i stabilnie utrzymywać we wszyst-
Rola regulacji ekspresji genów w stabilnoS
ci plazmidów 323
Ryc. 3. Regulon Omega w plazmidzie pSM19035 (inc18).
Represor Omega ( ) rozpoznaje krótkie sekwencje nukleotydów wystepujące jako bezpoS
rednie lub odwróco-
ne powtórzenia w promotorach copS (determinującego iloS
ć kopii plazmidu), , kodującego homolog ParA i
- - kodującego system stabilizacyjny typu psk.
kich badanych bakteriach Gram-ujemnych skierowane promotory obejmują oriT (miejsce
(PANSEGRAU i współaut. 1994). Ich system ko- inicjacji transferu koniugacyjnego). Kompleks
niugacyjny ma jeszcze szerszy zasięg: plazmidy relaksazy TraJ/TraI/TraK wiążąc się do oriT i
IncP-1 mogą być przenoszone koniugacyjnie wprowadzając jednoniciowe nacięcie jedno-
do bakterii Gram-dodatnich i komórek euka- czeS
nie pełni funkcję autoregulatora obydwu
riotycznych (HEINEMANN i SPRAGUE 1989). promotorów. Drugi multicistronowy operon
Funkcje Dtr zakodowane są w regionie tra trb (Tra2) koduje funkcje Mpf. Produktem
(Tra1) w dwóch jednostkach transkrypcyjnych pierwszego genu tego operonu  trbA jest
traJIHGFEDCBA i traKLM, których przeciwnie białko represorowe, które jest głównym regula-
Ryc. 4. Regulacja ekspresji operonów transferu koniugacyjnego w plazmidzie pTiC58 z A. tumefa-
ciens.
OccR i TraR są aktywatorami transkrypcji, do swojej funkcji wymagają niskocząsteczkowych kofaktorów  spe-
cyficznych opin, produktu uszkodzonych komórek roS
linnych (OccR) i pochodnej laktonu homoseryny AAI
(TraR). Ekspresja traR jest zależna od kompleksu OccR-opiny. Autoinduktor AAI jest produktem syntazy TraI. Ni-
ski poziom podstawowy AAI jest niewystarczający do aktywacji TraR ale wzrasta wraz ze wzrostem liczby komó-
rek-dawców (gęstoS
cią populacji). Przekroczenie poziomu progowego indukuje kaskadę wydarzeń transkrypcyj-
nych poprzez autoindukcję traI i traR. Wiązanie TraR-AAI w regionie promotora traItrb indukuje transkrypcję
również z przeciwnie skierowanego promotora operonu repABC odpowiedzialnego za replikację wegetatywną i
aktywny rozdział plazmidów.
324 GRAŻYNA JAGURA-BURDZY
torem promotorów tra i trb (ZATYKA i informacji o gęstoS
ci populacji dawcy (ang. qu-
współaut.1994). Ekspresja operonu trb jest re- orum sensing). Pierwszym genem dwunasto-
gulowana także przez globalny regulator KorB genowego operonu trb jest traI kodujący syn-
(następny rozdział) dzięki temu ekspresja ope- tazę autoinduktora AAI (ang. N-3-oxo-o-
ronów transferu koniugacyjnego jest sprzę- canoyl-L-homoserine lactone) (Ryc. 4). Autoin-
żona z ekspresją pozostałych operonów pla- duktor AAI jest kofaktorem białka TraR, akty-
zmidu. Gospodarze plazmidów IncP-1 są w watora transkrypcji operonów traAFB, tra-
ciągłej gotowoS
ci do transferu koniugacyjne- CDG, traM, trb i occ. Indukcja ekspresji tra/trb
go. Synteza piliny i zbudowanie pilusa zacho- przebiega dwu etapowo: specyficzne opiny
dzi natychmiast po zasiedleniu nowego gospo- produkowane przez uszkodzone komórki ro-
darza. Jedna z nici DNA w obrębie oriT plazmi- S
linne w połączeniu z białkami regulatorowy-
du jest nacięta i tylko oddziaływanie relaksazy z mi (np. OccR w pTiR10) aktywują transkrypcję
oriT zapobiega relaksacji cząsteczki DNA. Kon- operonu occ i produkcję TraR (traR ostatni gen
takt z potencjalnym biorcą jest więc natych- operonu occ). Niski podstawowy poziom syn-
miast uwieńczony rozpoczęciem replikacji ko- tezy induktora AAI przez TraI jest jednak nie-
niugacyjnej i transferem jednej nici do biorcy. wystarczający do aktywacji TraR, dopiero
Inny bardzo ciekawy system koniugacyjny, wzrost gęstoS
ci populacji dawcy i addytywny
o którym należałoby wspomnieć jest reprezen- efekt induktora AAI jest w stanie zmienić kon-
towany przez plazmidy Ti z Agrobacterium tu- formację białka TraR na aktywator transkryp-
mefaciens (ZECHNER i współaut. 2000). Plazmi- cyjny m.in. dla własnego operonu a także ope-
dy Ti kodują dwa systemy koniugacyjne: pierw- ronu trb i tym samym traI.
szy, składający się z kilku multicistronowych System koniugacyjny indukowany nie gę-
operonów vir umożliwiający transfer około stoS
cią populacji dawcy, ale obecnoS
cią w od-
20kb T-DNA do komórek roS
linnych i drugi, powiednim stężeniu potencjalnych biorców
czterooperonowy tra/trb odpowiedzialny za reprezentują plazmidy z bakterii Enterococcus
koniugację między komórkami bakterii. Do in- faecalis np. pAD1 czy pCF10. Bakterie wydzie-
dukcji ekspresji operonów virA,virB,virD i lają niskocząsteczkowe feromony specyficzne
virG potrzebne są sygnały z uszkodzonych ko- w stosunku do okreS
lonego dawcy (gospoda-
mórek roS
linnych. Aktywacja ekspresji regulo- rza plazmidu), które osiągając progowe stęże-
nu vir zależy od VirA i VirG, białek należących nie indukują syntezę substancji agregacyjnej u
do dwu składnikowego systemu regulacyjne- dawcy i ekspresję operonów koniugacyjnych
go. Do ekspresji genów tra/trb wymagana jest tego plazmidu. Bez obecnoS
ci feromonu ope-
kombinacja sygnałów z komórek roS
linnych i rony te podlegają S
cisłej negatywnej kontroli.
GLOBALNA REGULACJA  SYSTEMY KOORDYNUJĄCE WSZYSTKIE PROCESY ŻYCIOWE
PLAZMIDU
W cyklu życiowym plazmidu poszczególne przykładem organizacji przestrzennej
procesy wymagają sekwencji wydarzeń tran- ułatwiającej koordynację ekspresji jest wystę-
skrypcyjno-translacyjnych czyli derepresji ko- powanie regionów promotorowych ini-
lejnych operonów. Najważniejszym jednak cjujących transkrypcję w przeciwnych kierun-
aspektem regulacyjnym wydaje się być skoor- kach (ang. divergent promoters) ze wspólnymi
dynowana represja wszystkich funkcji plazmi- miejscami wiązania dla efektorów. Takie pro-
dowych tak, aby gospodarz nie przegrał walki o motory najczęS
ciej występują między operona-
przeżycie i umożliwił plazmidom dalsze roz- mi uczestniczącymi w tym samym procesie
przestrzenianie się w populacji. Koordynacja (operony Dtr w plazmidach IncP-1 czy IncN)
różnych funkcji plazmidu może być wynikiem (ZECHNER i współaut. 2000), ale również mię-
organizacji genów w operony np. w plazmi- dzy operonami np replikacji wegetatywnej i
dach typu RepABC autoregulowane operony operonami transferu koniugacyjnego (pTi58,
repABC, które kodują białko RepC (niezbędne IncP-1 czy IncP-9) (LI i FARRAND 2000,
do inicjacji replikacjji) kodują również dwa JAGURA-BURDZY i THOMAS 1994, GREATED i
białka odpowiedzialne za aktywny rozdział ko- współaut. 2000). Tutaj ciekawym przykładem
pii plazmidu do komórek potomnych: RepAB może być wspomniany już plazmid pTiC58
(RAMIREZ-ROMERO i wspólaut. 2000). Innym (Ryc. 4), w którym indukcja za pomocą sy-
Rola regulacji ekspresji genów w stabilnoS
ci plazmidów 325
gnałów z uszkodzonych komórek roS
linnych, W przypadku najlepiej zbadanego systemu
w połączeniu z sygnałem gęstoS
ci populacji ko- regulacyjnego plazmidu RK2 (IncP-1 ) global-
mórek z plazmidem, indukuje system transferu ny regulator KorC (85 aminokwasów, aa) kon-
koniugacyjnego (LI i FARRAND 2000). Kom- troluje ekspresję trzech operonów uczest-
pleks TraR-AAI wiążąc się w regionie przeciw- niczących w stabilizacji plazmidu poprzez re-
nie skierowanych promotorów trb i repABC in- presję promotorów: klcA, kleA i kleC (Ryc. 5).
dukuje również operon aktywnego rozdziału i Sekwencja palindromowa rozpoznawana
replikacji wegetatywnej plazmidu. przez KorC (OC) 5 TAGGGCATAATGCCCTA3
Plazmidy IncP-1 przez wiele lat reprezen- pokrywa się z sekwencją  10 promotorów i
towały jedyny w swoim rodzaju majstersztyk KorC jest dla tych promotorów nadrzędnym
regulacyjny (PANSEGRAU i współaut. 1994, represorem.
THORSTED i współaut. 1998). Ich system regu- KorA (101aa) reguluje siedem operonów
lacyjny charakteryzuje się ogromną złożono- m.in. trzy regulowane przez KorC a także inne
S
cią. Niewątpliwie najbardziej uderzającą odpowiedzialne za stabilne dziedziczenie kla-
cechą tego systemu jest istnienie centralnego ABC, kfrAupf54.8upf54.4, korABincCkorFG i
operonu kontroli korAB(FG)incC (ang. wegetatywną replikację (ssbtrfA). KorA rozpo-
cco-central control operon) kodującego trzy znaje palindrom (OA) 5 TTTAGCTAAA3 , który
globalne białka regulatorowe: KorA, KorB i albo zachodzi na sekwencję  10 promotorów
IncC (spoS
ród pięciu do tej pory dokładnie (klaAp, korAp i trfAp) albo poprzedza sekwen-
scharakteryzowanych w plazmidach IncP-1) cję  35 (klcAp, kleAp, kleCp, kfrAp). W pierw-
(Ryc. 5). Białka te determinują istnienie tzw szej grupie promotorów  bezbłędny palin-
regulonów  grup operonów kontrolowa- drom jest 12 nukleotydowy, powiększony o
nych przez ten sam globalny regulator. Dodat- skrajne 5 G i 3 C. W przypadku OA wystę-
kowo wiele operonów na plazmidzie podlega pujących w pobliżu  35 tylko w kfrAp jest 12
autogennej represji. Istnienie regulonów nukleotydowy palindrom ale z wewnętrznym
nakładających się na siebie i na lokalne obwo- błędem (ang. mismatch). Badania hierarchii
dy autoregulacyjne sprawia, że każdy promo- wiązania KorA do operatorów wykazały 10-kr-
tor jest reprymowany przez przynajmniej dwa otne większe powinowactwo białka do 12 per-
represory a niektóre z nich jak trfAp czy kfrAp fekcyjnego palindromu niż do 10 nukleotydo-
przez pięć czy szeS
ć (Ryc. 6). Zachodzące na wego lub 12 z  błędem (JAGURA-BURDZY i
siebie sytemy regulacyjne (ang. multivalent THOMAS 1995). Badania te wykazały również,
regulatory network) zapewniają bardzo S
cisłą że dodatkowe sekwencje poprzedzające palin-
kontrolę promotorów, które zwykle mają se- drom modulują powinowactwo represora. Po-
kwencje zbliżone do consensus i bardzo wyso- dzielono więc miejsca OA na dwie klasy w zale-
ki poziom ekspresji. Istnienie takich żnoS
ci od siły wiązania KorA. Odziaływując z
nakładających się obwodów regulacyjnych to klasą pierwszą OA (wiązanie w obrębie consen-
z pewnoS
cią doskonały mechanizm bufo- sus  10) KorA jest głównym represorem dla da-
rujący  uszkodzenie jednego z nich nie pro- nego promotora, oddziaływania z klasą drugą
wadzi do  ucieczki promotora spod kontroli. są słabsze i dla takich promotorów KorA jest
Wreszcie wiele spoS
ród regulatorów wydaje drugorzędnym represorem. Ponieważ stężenie
się działać kooperacyjnie: niezależnie KorA w komórkach podlega fluktuacjom taka
działając obniżają poziom ekspresji promoto- hierarchia wiązania zapewnia hierarchię re-
ra kilka razy a działając wspólnie nawet kilka- presji/derepresji poszczególnych operonów.
set razy. Przez wiele lat uważano, że posiada- Unikalna i interesująca jest funkcja KorA w re-
nie przez IncP-1 tak silnych promotorów (nie- gionie pomiędzy operonami ssbtrfA (wegeta-
klonowalnych w nieobecnoS
ci represorów) tywna replikacja) a trb (transfer koniugacyjny
jest niezbędnym warunkiem ekspresji opero-  funkcje Mpf) (JAGURA-BURDZY i THOMAS
nów w różnych gospodarzach  jak wspo- 1994). Wiążąc się do pojedynczego operatora
mniano plazmidy IncP-1 mogą się replikować OA pomiędzy przeciwnie skierowanymi za-
we wszystkich bakteriach Gram-ujemnych. chodzącymi na siebie promotorami trfAp i
Być może jest to prawdą, ale badania ekspresji trbAp (ang. face to face divergent promoters)
genów plazmidowych w rozmaitych gospoda- KorA hamuje wegetatywną replikację i jedno-
rzach nie wykazały aż tak wielkich różnic w czeS
nie podnosi poziom ekspresji trbA ko-
powinowactwie RNA polimeraz do sekwencji dującego represor wszystkich operonów ko-
tych promotorów. niugacyjnych. Nie działa jednak jako bezpo-
326 GRAŻYNA JAGURA-BURDZY
Ryc. 5. Centralny operon kontroli plazmidu RK2 (IncP-1 ).
KorA jest zakodowane w 5 końcu genu incC w innej ramce odczytu. Gen incC koduje dwie różnej długoS
ci for-
my IncC, z których dłuższa ma właS
ciwoS
ci regulatorowe a krótsza jest wystarczająca do uczestnictwa w aktyw-
nym rozdziale kopii plazmidu. korF i korG nie są zakonserwowane w podgrupie IncP-1 , ich rola jako global-
nych regulatorów wymaga potwierdzenia. OA i OB reprezentują miejsca wiązania dla KorA i KorB w promotorze.
S
redni aktywator transkrypcji trbAp tylko po- aminokwasów jest S
ciS
le zakonserwowane
S
rednio uniemożliwiając RNAP tworzenie między KorA i TrbA. TrbA jako jedyny spoS
ród
otwartych kompleksów (izomeryzację) w se- globalnych regulatorów plazmidów IncP-1
kwencji  10 trfAp ułatwia cząsteczkom RNAP przez długi czas nie miał zidentyfikowanego
podążającym po przeciwnej nici od trbAp elon- miejsca wiązania ponieważ jego operator OT w
gację w kierunku genu struktury trbA. przeciwieństwie do OA, OC czy OB w żadnej z
TrbA jak wspomniano jest podstawowym lokalizacji nie jest perfekcyjnym palindromem.
represorem operonów transferu koniugacyj- Badania w grupie C. M.THOMAS (dane nieopu-
nego (ZATYKA i współaut.1994). Białko jest sto- blikowane) wykazały, że zastąpienie w plazmi-
sunkowo małe (121 aa) z tego 35 C-końcowych dzie RK2 palindromu OT z błędem przez palin-
Ryc. 6. Genom RK2 (IncP-1 ) z zaznaczonymi miejscami oddziaływań pięciu globalnych regulatorów:
KorA, KorB, IncC, KorC i TrbA.
Na mapie zaznaczono: funkcje replikacji wegetatywnej jako oriV i trfA, determinanty opornoS
ci na tetracyklinę
R R R
(Tc ), penicylinę (Pn ) i kanamycynę (Kn ), region par/mrs kodujący system psk i mrs, region par/cco czyli cen-
tralny operon kontroli biorący udział w aktywnym rozdziale kopii plazmidu oraz dodatkowe funkcje stabilizacyj-
ne  kla, klc i kle.
Rola regulacji ekspresji genów w stabilnoS
ci plazmidów 327
drom perfekcyjny powoduje kilkusetkrotne miejsc tej klasy cztery są równomiernie roz-
obniżenie zdolnoS
ci takiego wariantu RK2 do mieszczone w operonach tra i trb, jedno w re-
transferu koniugacyjnego. Błędy nagromadzo- gionie stabilizacyjnym par/mrs i jedno (o suge-
ne więc zostały prawdopodobnie celowo na rowanej funkcji centromeru, WILLIAMS i
drodze ewolucji aby utrzymać ekspresję repry- współaut. 1998) między genami o nieznanej
mowanych przez TrbA operonów na stosunko- funkcji (upf54.4-upf54.8). Hierarchia wiązania
wo wysokim poziomie. Jednak TrbA nie jest re- KorB do operatorów wskazuje największe po-
presorem dającym odpowiedx
wszystko albo winowactwo do trfAp, najsłabsze do OB z klasy
nic, współczynnik represji przy nadprodukcji trzeciej. KorB jest znacznie słabszym represo-
TrbA waha się od 3 do10 razy trudno więc było rem niż KorA ale ma większe spektrum
zrozumieć koniecznoS
ć obniżania i tak słabej działania: reprymuje operony uczestniczące w
represji poprzez nagromadzanie mutacji w wegetatywnej replikacji, transferze koniuga-
miejscu wiązania. Dopiero badania nad ostat- cyjnym i stabilnym dziedziczeniu. Koordynuje
nim na liS
cie globalnym regulatorem KorB więc wszystkie procesy życiowe plazmidu. Wa-
zdają się wyjaS
niać ten paradoks. żnym aspektem, który należy podkreS
lić jest
KorB jest największym białkiem spoS
ród re- kooperatywne oddziaływanie KorB z innymi
presorów IncP-1, składa się z 358 aminokwa- globalnymi regulatorami: KorA i TrbA. Od-
sów. Tworzy dimery, tetramery i kompleksy działywania te zależą od N-końca KorB i zakon-
wyższego rzędu (WILLIAMS i współaut. 1993). serwowanego (85% homologii) C-końca KorA i
W formie dimerycznej rozpoznaje 13 nukleoty- TrbA (KOSTELIDOU i współaut. 1999, ZATYKA i
dowy palindrom OB 5 TTTAGC(G/C)GCTAAA3 , współaut. 2001). I właS
nie te oddziaływania ko-
który w niektórych przypadkach zawiera do- operacyjne mogą odgrywać tak istotną rolę w
datkową parę 5 G-3 C odpowiedzialną za zwię- regulacji ekspresji genów: nieznaczne fluktu-
kszone powinowactwo KorB (KOSTELIDOU i acje w poziomie jednego z kooperantów, nie-
THOMAS 2000). OB występuje 12 razy w geno- wielkie zmiany w jego strukturze i w powino-
mie RK2 ale tylko dla 6 miejsc wykazano rolę wactwie do operatora są potęgowane w sygna-
regulacyjną KorB jako represora transkrypcji. le końcowym, kooperacyjnym.
W zależnoS
ci od lokalizacji względem sekwen- Wiązanie KorB do OB jest stabilizowane
cji promotorowych podzielono OB na trzy kla- obecnoS
cią innego globalnego regulatora, pro-
sy. Klasa pierwsza to miejsca znajdujące się w duktu centralnego operonu kontroli cco:
pobliżu sekwencji  35 (trfAp, korAp i klaAp). IncC-1, chociaż IncC nie wiąże się do DNA bez-
Promotory te powstały prawdopodobnie poS
rednio (JAGURA-BURDZY i współaut.
wskutek duplikacji ponieważ nie tylko S
ciS
le 1999b). IncC i KorB należą odpowiednio do
zakonserwowane są ich istotne częS
ci (se- rodzin białek ParA i ParB i pełnią istotną funk-
kwencje  35,  10), ale również lokalizacja cję w stabilnym dziedziczeniu plazmidów
miejsc wiązania OA i OB względem promotora i IncP-1 stanowiąc ich system aktywnego roz-
względem siebie (33 nukleotydów między cen- działu kopii plazmidów do komórek potom-
trami symetrii palindromów). Represja tych nych (MOTALLEBI- VESHAREH i współaut. 1990).
trzech promotorów przez KorB okreS
lana jako Fakt, że obydwa białka pełnią jednoczeS
nie
 proksymalna zachodzi poprzez bezpoS
red- rolę globalnych regulatorów przez wiele lat był
nie oddziaływanie z RNAP związaną z promo- unikalnym wS
ród plazmidów przykładem kon-
torem i jej  uwięzienie (ang. RNAP arrest) i nie centracji funkcji (sugerowano również rolę
wymaga dimeryzacji KorB ani obecnoS
ci C-ter- KorB w przestrzennym upakowaniu DNA).
minalnych 100aa. Klasa druga OB to miejsca Ostatnio wykazano, że białko Omega z
występujące w pewnym oddaleniu od promo- pSM19035 (bakterie Gram-dodatnie) jest glo-
tora od 100nt poniżej miejsca startu transkryp- balnym regulatorem funkcji replikacyjnych/ ilo-
cji (trbAp) do około 200nt powyżej tego miej- S
ci kopii plazmidu (copS), funkcji stabilizacyj-
sca (kfrAp, kleAp, trbBp). Represja tych promo- nych (operon posegregacyjnego zabijania:epsi-
torów okreS
lana jest mianem  represji na dy- lon/zeta) i operonu delta i być może jest rów-
stans i wymaga obecnoS
ci domeny dimeryza- nież składnikiem aparatu aktywnego rozdziału
cyjnej/tetrameryzacyjnej w KorB (JAGURA- (DE LA HOZ i współaut. 2000) (Ryc. 3). Plazmidy
BURDZY i współaut. 1999a). Wreszcie trzecia IncP-1 ze swoim złożonym systemem regulacyj-
klasa to miejsca OB oddalone około 1kb od zna- nym nie są więc może wcale unikalne, a koordy-
nego promotora; dotychczas nie wykazano dla nacja różnych funkcji plazmidu jest zjawiskiem
nich funkcji regulacyjnej. SpoS
ród szeS
ciu bardziej uniwersalnym niż myS
lano.
328 GRAŻYNA JAGURA-BURDZY
PODSUMOWANIE
Organizacja przestrzenna w duże jednost- sensownym RNAI w plazmidach typu ColEI to
ki transkrypcyjne zapewnia możliwoS
ć koor- równoczeS
nie mutacja w inicjatorowym
dynacji ekspresji genów uczestniczących w RNAII tej kopii plazmidu, siła oddziaływań
tym samym procesie. Ułożenie tych jednostek między komplementarnymi cząsteczkami
transkrypcyjnych względem siebie np. z pro- RNA nie ulegnie zmianie ale zmieni się siła od-
motorami w tym samym regionie ale skiero- działywań regulatorowego RNAI z pozo-
wanymi przeciwnie pozwala na zastosowanie stałymi kopiami plazmidu co może pozwolić
tego samego elementu regulacyjnego do sko- różnym wariantom na współistnienie w tej sa-
ordynowanej ekspresji operonów uczest- mej komórce gospodarza. Regulacja przy
niczących w podobnych lub zupełnie innych udziale antysensownego RNA ma jeszcze inne
procesach. Autogenna represja zachodząca w zalety: jest bardziej czuła i podlega szybszym
miarę syntezy produktów i utrzymanie eks- zmianom niż regulacja przy udziale białek.
presji na niskim, podstawowym poziomie za- Niewątpliwie może być mniej dyskrymi-
pewnia najbardziej ekonomiczne rozwiązania nująca w wyborze właS
ciwego celu i pewnie
bez potrzeby zewnętrznych sensorów. Auto- dlatego większoS
ć systemów opartych na re-
regulacja, chociaż wydaje się najprostszą stra- gulacji antysensownym RNA zawiera również
tegią, nie zawsze może jednak zaspokoić wy- białkowe składniki.
magania regulacyjne. W większoS
ci plazmi- Intrygującą cechą regulacji ekspresji ge-
dów koniugacyjnych (IncP-1, IncQ, IncI1) nów plazmidowych jest osiągnięcie wywa-
kompleks relaksazy jest zazwyczaj autoregula- żonej równowagi (ang. fine tuning) między
torem operonów Dtr dzięki lokalizacji oriT w tym co niezbędne do przetrwania w gospoda-
regionie promotorowym. Trudniej wyobrazić rzu i tym co może obniżyć zdolnoS
ć przeżycia
sobie zachodzenie autoregulacji poprzez ko- gospodarza. Plazmidy IncP-1 zdolne do replika-
ńcowy produkt operonu Mpf (kompleks cji i stabilnego dziedziczenia w wielu odmien-
białek tworzących pilus). Uzasadnione jest tu nych gatunkach bakterii są tutaj niezastąpio-
pojawienie się białek o funkcji regulatorowej nym przykładem do perfekcji opanowanej
kodowanych przez operon mpf (IncP-1, IncF, techniki regulacji ekspresji genów. Istnienie
IncN). Plazmidy IncP-1 idą jakby o krok dalej złożonej sieci regulacyjnej, nakładających się
skupiając geny regulatorowe w jednym opero- na siebie regulonów koordynujących wszyst-
nie (autoregulowanym), co więcej niektóre z kie procesy życiowe czy kooperacyjne
białek represorowych mają do spełnienia do- działanie regulatorów buforuje niespodziewa-
datkowe funkcje w biologii plazmidów IncP-1 ne zmiany S
rodowiska.
(aktywny rozdział kopii plazmidów do komó- Wspomniane przykłady sprzężenia syste-
rek potomnych). mów koniugacyjnych plazmidów Ti czy pla-
Z punktu widzenia ewolucji istnienie re- zmidów feromono-zależnych z obecnoS
cią po-
gulatorowego RNA jest idealnym rozwiąza- tencjalnych dawców/biorców czy czynnikami
niem: umożliwia zachodzenie zmian równo- ze S
rodowiska sygnalizują istotną nową dzie-
czeS
nie w sekwencji  regulatora i celu, na dzinę badań nad plazmidami: relacje plazmid a
który ten regulator działa. Szczególnie cenne S
rodowisko z możliwoS
ciami manipulacji w
może to być przy zjawisku niezgodnoS
ci pla- przyszłoS
ci odpowiedziami plazmidów.
zmidów (kontrola replikacji). Mutacja w anty-
THE ROLE OF REGULATION OF GENE EXPRESSION IN PLASMID STABILITY
S u mma r y
Plasmid survival relies heavily on the regulation of bility of rapid response to internal and external changes.
gene expression assuring the balance between the ne- IncP-1 plasmids are described in more detail as the
cessity of a certain level of plasmid genetic information paradigm of a multivalent regulatory network, responsi-
being expressed and minimalization of the metabolic ble for tight repression, coordination and fine-tuning of
burden imposed on the host. The most commonly used almost all plasmid functions and providing simulta-
regulatory mechanisms are autogenous repression and neously a high level of security to plasmid genome.
antisense RNA-mRNA interactions which provide the Appropriate recognition and use of environmen-
systems with economy, simplicity, sensitivity and possi- tal stimuli as very important factors in plasmid biol-
Rola regulacji ekspresji genów w stabilnoS
ci plazmidów 329
ogy is nicely exhibited by Ti plasmids of Agro- bacterium tumefaciens and pheromone-responsive
plasmids of Enterococcus faecalis.
LITERATURA
CHATTORAJ D. K., 2000. Control of plasmid DNA repli- JAGURA-BURDZY G., KOSTELIDOU K., POLE J., KHARE D.,
cation by iterons: no longer paradoxical. Mol. JONES A., WILLIAMS D. R., THOMAS C. M., 1999b. IncC
Microbiol. 37, 467 476. of broad-host-range plasmid RK2 modulates KorB
DE LA HOZ A. B., AYORA S., SITKIEWICZ I., FERNANDEZ S., transcriptional repressor activity in vivo and ope-
PANKIEWICZ R., ALONSO J. C., CEGŁOWSKI P., 2000, rator binding in vitro. J. Bacteriol. 181,
Plasmid copy-number control and better-than- 2807 2815.
random segregation genes of pSM19035 share a KOSTELIDOU K., THOMAS C. M., 2000. The hierarchy of
common regulator. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97, KorB binding at its twelve binding sites on the
728 733. broad host range plasmid RK2 and modulation of
DEL SOLAR G., ESPINOZA M., 2000. Plasmid copy number this binding by IncC1 protein. J. Mol. Biol. 295,
control: an ever-growing story. Mol. Microbiol. 37, 411 422.
492 500. KOSTELIDOU K., JONES A.C., THOMAS C. M., 1999. Conse-
DEL SOLAR G., GIRALDO R., RUIZ-ECHEVARRIA M. J., rved C-terminal region of the global regulator
ESPINOZA M., DIAZ-OREJAZ R., 1998. Replication and KorA of promiscuous plasmid RK2 is required for
control of circular bacterial plasmids. Microbiol. co-operativity between KorA and a second RK2
Mol. Biol. Rev. 62, 434 464. global regulator, KorB. J. Mol. Biol. 289, 211 221.
ESPINOZA M., COHEN S., COUTURIER M., DEL SOLAR G., LEDERBERG J., TATUM E.I., 1946 Gene recombination in
DIAZ-OREJAZ R., GIRALDO R., JANNIERE L., MILLER, C., Escherichia coli. Nature 158, 558.
OSBORN M., THOMAS C. M., 2000. Plasmid replica- LI P.L., FARRAND S.K. 2000. The replicator of the nopali-
tion and copy number control. [W:] The Horizon- ne-type Ti plasmid pTiC58 is a member of the rep-
tal Gene Pool. THOMAS C. M. (red.) Amsterdam, ABC family and is influenced by the TraR-depen-
Harwood Academic Publishers 1 47. dent quorum-sensing regulatory system. J. Bacte-
FRANCH T., GERDES K., 2000. U-turns and regulatory riol. 182, 179 188.
RNAs. Curr. Opin. Microbiol. 3, 159 164. MOLLER-JENSEN J., BUGGE JENSEN R., LOWE J., GERDES K.
GERDES K., AYORA S., CANOSA I., CEGŁOWSKI P., 2002. Prokaryotic DNA segregation by an actin-
DIAZ-OREJAZ R., FRANCH T., GULTYAEV A. P., BUGGE like filament. The EMBO J. 21, 3139 3127.
JENSEN R., KOBAYASHI I., MACPHERSON C., SUMMERS D., MOTALLEBI-VESHAREH M., ROUCH D. A., THOMAS C. M.,
THOMAS C. M., ZIELENKIEWICZ U., 2000a. Plasmid 1990. A family of ATPases involved in active parti-
maintenance systems. The Horizontal Gene Pool. tioning of diverse bacterial plasmids. Mol. Micro-
THOMAS C. M. (red.) Amsterdam, Harwood Acade- biol. 4, 1455 1463.
mic Publishers, 49 85. MUKHOPADHYAY S., CHATTORAJ D. K. 2000. Replicatio-
GERDES K., MOLLER-JENSEN J., JENSEN R. B., 2000b. Pla- n-induced transcription of an autorepressed gene:
smid and chromosome partitioning: surprises the replication initiator gene of plasmid P1. Proc.
from phylogeny. Mol. Microbiol. 37, 455 466. Natl. Acad. Sci. USA 97, 7142 7147.
GREATED A., TITOK M., KRASOWIAK R., FAIRCLOUGH R., PANSEGRAU W., LANKA E., BARTH P., FIGURSKI D. H.,
THOMAS C. M., 2000. The replication and stable in- GUINEY D.G., HAAS D., HELINSKI R. R., SCHWAB H.,
heritance functions of IncP-9 plasmid pM3. Micro- STANISICH V. A., THOMAS C. M., 1994. Complete nuc-
biol. 146, 2249 2258. leotide sequence of Birmingham IncP plasmids:
HEINEMANN J. A., SPRAGUE G. F. Jr., 1989. Bacterial compilation and comparative analysis. J. Mol.
conjugative plasmids mobilize DNA transfer be- Biol. 239, 623 663.
tween bacteria and yeast. Nature 340, 205 209. RAMIREZ-ROMERO M. A., SOBERON N., PEREZ-OSEGUERA A.,
JAGURA-BURDZY G., THOMAS C. M., 1994. KorA protein of TELLEZ-SOSA J., CEVALLOS M. A., 2000. Structural ele-
promiscuous plasmid RK2 controls a transcriptio- ments required for replication and incompatibili-
nal switch between divergent operons for plasmid ty of the Rhizobium etli symbiotic plasmid. J. Bac-
replication and conjugative transfer. Proc. Natl. teriol. 182, 3117 3124.
Acad. Sci. USA 91, 10597 10575. THISTED T., SORENSEN N. S., GERDES K., 1995. Mechanism
JAGURA-BURDZY G., THOMAS C. M., 1995. Purification of of post-segregational killing: secondary structure
KorA protein from broad host range plasmid RK2: analysis of the entire Hok mRNA from plasmid R1
definition of a hierarchy of KorA operators. J. Mol. suggests a fold back structure that prevents trans-
Biol 253, 39 50. lation and antisense RNA binding. J. Mol. Biol.
JAGURA-BURDZY G., MACARTNEY D. P., ZATYKA M., 247, 859 873.
CUNLIFFE L., COOKE D., HUGGINS C., WESTBLADE L., THORSTED P. B., MACARTNEY D. P, AKHTAR P., HAINES A. S.,
FARHAT K., THOMAS C. M., 1999a. Repression at a di- ALI N., DAVIDSON P., STAFFORD T., POCKLINGTON M. J.,
stance by the global regulator KorB of the promi- PANSEGRAU W., WILKINS B. M., LANKA E., THOMAS C.
scuous IncP plasmids. Mol. Microbiol. 32, M., 1998. Complete sequence of the IncP plasmid
519 532. R751: implications for the evolution and organi-
330 GRAŻYNA JAGURA-BURDZY
sation of the IncP backbone. J. Mol. Biol. 282, smid RK2: repression of Tra1 region transcription
969 990. both by relaxosome proteins and by the Tra2 regu-
WAGNER E. G. H., SIMONS R. W., 1994. Antisense RNA lator TrbA. Microbiol. 140, 2981 2990.
control in bacteria, phages and plasmids. Annu. ZATYKA M., THOMAS C. M., 1998.Control of genes for
Rev. Microbiol. 48, 713 742. conjugative transfer of plasmids and other mobi-
WILLIAMS D. R., MOTALLEBI-VESHAREH M., THOMAS C. M., le elements. FEMS Microbiol. Rev. 21, 291 319.
1993. Multifunctional repressor KorB can block ZATYKA M., BINGLE L., JONES A. C., THOMAS C. M., 2001.
transcription by preventing isomerization of RNA Cooperativity between KorB and TrbA repressors
polymerase-promoter complexes. Nucl. Acids Res. of broad-host-range plasmid RK2. J. Bacteriol. 183,
21, 1141 1148. 1022 1031.
WILLIAMS D. R., MACARTNEY D. P., THOMAS C. M., 1998. ZECHNER E. L., DE LA CRUZ F., EISENBRANDT R., GRAHN A.
The partitioning activity of the RK2 central con- M., KORAIMANN G., LANKA E., MUTH G., PANSEGRAU
trol region requires only IncC, KorB and W., THOMAS C. M., WILKINS B. M., ZATYKA M., 2000.
KorB-binding site OB3 but other KorB-binding si- Conjugative- DNA transfer processes. [W:] The Ho-
tes form destabilizing complexes in the absence of rizontal Gene Pool. THOMAS C. M. (red.) Amster-
OB3. Microbiol. 144, 3369 3378. dam, Harwood Academic Publishers, 87 174.
ZATYKA M., JAGURA-BURDZY G.,THOMAS C. M., 1994. Regu-
lation of transfer genes of promiscuous IncP pla-