dc.contributor.author
Kijek, Jaroslaw Jacek
dc.date.accessioned
2018-06-07T16:30:49Z
dc.date.available
2013-07-02T10:51:21.154Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/2640
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-6841
dc.description.abstract
Wenn sich Bakterien der stationären Phase nähern, reduziert sich ihre
Teilungsrate, die metabolischen Aktivitäten werden zurück gefahren und die
Translationsaktivität der Ribosomen nimmt rapide ab. Letzteres bedingt den
wohlbekannten Effekt, daß Ribosomen, isoliert von Zellen aus der stationären
Phase, nur eine geringe Aktivität in vitro haben. Wir haben nur geringe
Kenntnis von den Ursachen der reduzierten ribosomalen Aktivität („silencing“)
während der stationären Phase und unter Stressbedingungen. Faktoren wie RMF,
HPF und sein Homolog PY wurden vorgeschlagen, über Dimerisation von 70S
inaktive 100S Partikel zu bilden. Jedoch gibt es keine Übereinstimmung über
die Rolle und das Auftauchen dieser Partikel. Ferner ist bekannt, daß die
Entfernung des RMF Gens die Lebensfähigkeit von E. coli Zellen in der
stationären Phase verschlechtert. Weiterhin wurden 100S Partikel auch in
logarithmischer Phase beobachtet, was heißen mag, daß die 100S Partikel eine
andere Rolle spielt oder weitere Funktionen besitzt. Wir präsentieren hier
eine Studie des kürzlich von uns und mit meiner Beteiligung beschriebenen
„Ribosome Silencing Factor“ (RsfS, früherer Name YbeB), ein Protein das mit
Ribosomen assoziiert ist. RsfS kommt fast in allen Bakterien, Mitochondrien
und Chloroplasten vor und bindet an L14 der großen, ribosomalen Untereinheit,
eines der am besten konservierten Proteine des Ribosoms. Die Wechselwirkung
von RsfS mit L14 ist vom Bakterien bis zum Menschen konserviert. Wir zeigen,
daß RsfS wichtig für das Überleben ist, wenn immer die Wachstumsrate herunter
gefahren werden muß, d.h. während des Übergangs von der logarithmischen zur
stationären Phase oder vom reichen zum armen Medium. Im letzteren Fall ist das
Wachstum blockiert, bis es nach etwa 15 h langsam wieder Fahrt aufnimmt.
Entfernung des RsfS Gens erhöht die Translationsaktivität in der stationären
aber nicht in der logarithmischen Phase. In vitro hemmt RsfS und sein
mitochondriales Homolog die Translation über die Bindung an L14 in der großen
ribosomalen Untereinheit und blockiert damit die 70S Bildung aus
Untereinheiten oder dissoziiert leere 70S Ribosomen. Interessanterweise wird
die Effizienz zur Dissoziation empfindlich gestört, wenn programmierte
Ribosomen tRNAs tragen. RsfS hemmt nicht die Translation von chemisch
vernetzten 70S Ribosomen, woraus wir schließen, daß die Translationshemmung
zum wesentliche Teil auf Dissoziation der 70S Ribosomen bzw. Hemmung der
Assoziation der ribosomalen Untereinheiten zurückgeführt werden kann. Wir
haben auch RsfS mit den Faktoren RMF, PY und HPF genetisch und funktionell
verglichen, um die jeweilige Bedeutung und eine mögliche Kooperation zu
entdecken. Wir fanden, (i) daß 100S Bildung keine obligates Merkmal der
stationären Phase ist, (ii) daß der schwere Phänotyp des ΔrsfS Stammes mit
entsprechenden KO-Mutanten der drei anderen Faktoren nicht beobachtet wird,
(iii) daß die Lebensfähigkeit von ΔrsfS Zellen und besonders der Δrmf Zellen,
aber nicht der Δhpf or Δpy stark eingeschränkt ist, und daß schließlich in
vitro RsfS die stärkste Translationshemmung sowohl bei natürlichen mRNAs als
auch bei hoch definierten Elongationsexperimenten zeigt. Die Hemmung der
anderen Faktoren ist additiv, nicht kooperativ. Zusammengefaßt zeigen unsere
Daten, daß RsfS eine Schlüsselrolle für das ribosomale “silencing” hat, wobei
es von den anderen Faktoren unterstützt wird.
de
dc.description.abstract
Bacterial cells approaching stationary growth phase reduce division rates, cut
back metabolic activities and thus decrease protein translation causing the
well-known effect that ribosomes isolated from stationary growth phase show a
low translational activity. We have a scarce knowledge about the mechanism of
ribosome silencing during stationary growth phase or under stress condition.
HPF, its homolog PY and RMF have been proposed to bring translation to a halt
by dimerization of 70S ribosomes into 100S particles. However, there is no
consensus about the function or occurrence of 100S particles. Deletion of RMF
decreases the viability of E. coli in stationary growth phase. On the other
hand, 100S particles have been observed also in logarithmic growth phase,
suggesting that 100S particles have a different role than ribosome silencing.
Here we present a study of the recently (with my participation) described
Ribosome Silencing Factor S (former name YbeB), a protein associated with
ribosomes. RsfS is present in almost all bacteria, mitochondria and
chloroplasts and binds to protein L14, one of the most conserved proteins of
the large ribosomal subunit. This interaction is conserved from bacteria to
man. We demonstrate that RsfS is important for cell survival, whenever the
growth rate has to be decreased, i.e. during the transition from the
logarithmic growth phase to the stationary growth phase and from rich to poor
media. In the latter case ΔrsfS strain stops growing for about 15 h before
growth is launched again. Deletion of RsfS gene increases the translation
activity during stationary growth phase but not during logarithmic growth
phase. In vitro RsfS and its mitochondrial homolog inhibits translation by
binding to 50S protein L14 and thus i) inhibits 70S formation from subunits
and ii) dissociates empty 70S ribosomes. Interestingly, the efficiency of 70S
dissociation decreases, when 70S is programmed with tRNA at the P site. RsfS
does not inhibit translation of non dissociable 70S suggesting that ribosome
silencing by RsfS is mediated predominantly via 70S dissociation or anti-
association of the ribosomal subunits. We also compared RsfS with RMF, PY and
HPF to elucidate the importance and possible interplay between these factors
in ribosome silencing. We found that i) 100S formation is not an obligatory
feature of stationary-phase E. coli cells; ii) the strong phenotype of ΔrsfS
strain, viz. a block of growth for about 15 h after transfer from rich to poor
media, is not seen with the knock-out of one of the other factors; (iii)
viability at stationary phase is impaired in ΔrsfS cells and even stronger in
Δrmf cells, but not in Δhpf or Δpy cells; (iv) RsfS is the only factor that
impairs translation in stationary growth phase; (v) in vitro RsfS shows the
strongest inhibition in both translation of natural mRNAs and in highly
resolved elongation assays; the inhibition of the other factors is additive,
not cooperative. Collectively, the data indicate that RsfS plays a key role in
silencing the ribosomal activity under conditions characterized by a reduced
growth rate, and that it is supported by the other silencing factors.
en
dc.format.extent
VIII, 111 S.
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
Protein Synthesis
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::570 Biowissenschaften; Biologie
dc.title
RsfS (YbeB) is an universally conserved ribosome silencing factor
dc.contributor.contact
jaroslaw.j.kijek@gmail.com
dc.contributor.firstReferee
Prof. Dr. Knud. H. Nierhaus
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. Rupert Mutzel
dc.date.accepted
2013-05-29
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000094606-8
dc.title.translated
RsfS (YbeB) reguliert in allen Bakterien und Organellen die ribosomale
Translationsaktivität
de
refubium.affiliation
Biologie, Chemie, Pharmazie
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000094606
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000013638
dcterms.accessRights.dnb
free
dcterms.accessRights.openaire
open access