Роль сенсорных РНК в регуляции биосинтеза рибофлавина у Escherichia coli и Bacillus subtilis тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.15, кандидат биологических наук Еремина, Светлана Юрьевна

• Еремина, Светлана Юрьевна
• кандидат биологических наук
• 2008

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Еремина, Светлана Юрьевна

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы

Цели и задачи исследования

Научная новизна и практическая значимость работы б

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Глава 1 Генетический контроль биосинтеза рибофлавина у микроорганизмов

1.1 Флавиногенез у микроорганизмов

1.2 Гены флавиногенеза у микроорганизмов

1.2.1 Гены биосинтеза рибофлавина у В. subtilis и Е. coli

1.2.2 Гены флавокиназы/ФАДсинтазы и флавокиназы у В. subtilis

1.3 Регуляция экспрессии генов рибофлавинового оперона у В. subtilis

Глава 2 Регуляция экспрессии генов с помощью сенсорных РНК

2.1 Механизмы регуляции экспрессии генов у прокариот

2.2 Классификация сенсорных РНК

2.3 Особенности регуляции оперона биосинтеза рибофлавина

2.4 Тиаминпирофосфат-связывающая сенсорная РНК

2.5 Аденозилкобаламин-связывающая сенсорная РНК

2.6 Регуляция метаболизма аминокислот с помощью сенсорных РНК

2.6.1 S-аденозилметионин-связывающая сенсорная РНК

2.6.2 Лизин-связывающая сенсорная РНК

2.6.3 Глицин-связывающая сенсорная РНК

2.7 Пурин-связывающие сенсорные РНК

2.8 Глкжозамин-6-фосфат-связывающая сенсорная РНК

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Глава 3 Материалы и методы

3.1 Бактериальные штаммы, плазмиды и среды

3.2 Генно-инженерные методы

3.3 Конструирование рекомбинантных плазмид

3.4 Манипуляции с РНК

Глава 4 Исследование регуляции рибофлавннового оперона Bacillus subtilis

4.1 Клонирование и определение нуклеотидной последовательности лидерной области г/6-оперона В. subtilis

4.2 Компьютерный анализ вторичной структуры лидерной мРНК г/6-оперона

В. subtilis

4.3 Сайт-направленный мутагенез лидерной области г/6-оперона В. subtilis

4.4 Клонирование мутаций в лидерной области г/6-оперона в составе экспрессионного вектора pDG268 и их интеграция в хромосому В. subtilis

4.5 Изучение экспрессии транскрипционных фьюзов ribPL-lacZ в клетках штаммов В. subtilis различного генотипа

4.6 Транскрипция лидерной мРНК г/6-оперона дикого типа и ее мутантных вариантов в системе in vitro

4.7 Опыты по гибридизации специфических олигонуклеотидов с лидерной мРНК г/6-оперона

Глава 5 Исследование регуляции гена ribB Escherichia coli

5.1 Первичная характеристика гена ribB Е. coli.

5.2. Клонирование лидерной области гена ribB

5.3 Определение сайта инициации транскрипции лидерной области гена ribB

5.4 Компьютерный анализ вторичной структуры лидерной мРНК гена ribB Е. coli

5.5 Сайт-направленный мутагенез лидерной области гена ribB

5.6 Изучение экспрессии транскрипционных и трансляционных фьюзов ribB-lacZ в клетках Е. coli

5.7 Опыты in vitro по идентификации эффекторов сенсорной РНК гена ribB

5.8 Влияние флавинов на формирование ЗОБ-инициаторного комплекса на лидерной мРНК гена ribB

ОБСУЖДЕНИЕ

ВЫВОДЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Роль сенсорных РНК в регуляции биосинтеза рибофлавина у Escherichia coli и Bacillus subtilis»

Актуальностьтемы

Важной характеристикой жизнедеятельности микроорганизмов является использование широкого спектра регуляторных механизмов, обеспечивающих многообразие экспрессии генов-в ответ на изменение условий внешней среды. Несколько лет назад был обнаружен новый тип регуляторных лидерных мРНК, выступающих- в качестве сенсоров специфических метаболитов (малых молекул), и напрямую, без белковых посредников, способных регулировать транскрипцию и трансляцию соответствующих мРНК [1, 2]. Такие сенсорные РНК представляют собой-природные аптамеры и способны с высокой специфичностью и селективностью распознавать» и связывать природные метаболиты, а также формировать альтернативные вторичные структуры в зависимости от присутствия специфического метаболита, включать или выключать процесс элонгации транскрипции-мРНК или инициации трансляции этих мРНК. Дальнейшие исследования-показали, что сенсорные РНК участвуют в регуляции ряда оперонов В. subtilis и Е. coli, контролирующих биосинтез витаминов, аминокислот, нуклеотидов [3,4,5,6], а также транспорт ионов металлов [7, 8].

Открытие нового механизма регуляции экспрессии генов, основанного на специфическом узнавании молекулой сенсорной РНК низкомолекулярных эффекторов, позволяет начать разработку принципиально новой стратегии получения штаммов-продуцентов целевых продуктов, так как эта регуляция осуществляется без участия регуляторных белков путем прямого взаимодействия сенсорной РНК с низкомолекулярными1 соединениями, которые могут добавляться1 непосредственно- в ростовую среду и модулировать экспрессию целевых генов. Это обстоятельство существенно упрощает задачу направленного изменения активности целевых генов в связи с тем, что молекула сенсорной РНК является значительно более компактной мишенью для модификации по сравнению со сложными- молекулами регуляторных белков, действие которых приходится устранять для обеспечения высокого выхода желаемых продуктов в классических работах по конструированию штаммов-продуцентов. Можно использовать модифицированные сенсорные РНК для направленной реконструкции метаболизма бактерий. Это совершенно новый подход к управлению активностью генов,- который позволит включать или выключать целевые гены с помощью сенсорных РНК путем использования простых метаболитов типа аминокислот, витаминов или даже ионов металлов, а в более далекой перспективе сможет послужить основой для создания нового поколения лекарственных препаратов на базе искусственно сконструированных молекул сенсорных РНК.

Несмотря на то, что биосинтез рибофлавина у Bacillus subtilis на протяжении многих лет был объектом интенсивных генетических и биохимических исследований, некоторые аспекты структурно-функциональной организации с г/6-оперона, остаются неясными. С другой стороны, представлялось интересным сравнить роль сенсорных РНК в регуляции биосинтеза рибофлавина у Escherichia coli и Bacillus subtilis.

Цель и задачи исследования

Настоящая работа выполнялась с целью проведения исследований по расшифровке механизма регуляции' с участием сенсорных РНК. В качестве объектов исследования использовались сенсорные РНК, кодируемые лидерными областями рибофлавинового (rib) оперона Bacillus subtilis и гена ribB Escherichia coli.

Достижение указанной цели было связано с решением следующих задач: компьютерный анализ вторичной структуры лидерных областей модельных сенсорных РНК; проведение сайт-направленного мутагенеза лидерных участков п'6-оперона В. subtilis и гена* ribB Е. coli для получения модифицированных сенсорных РНК, позволяющих изучить механизм функционирования этих областей; конструирование транскрипционных и трансляционных фьюзов лидерной области г/6-оперона В. subtilis и гена ribB Е. coli с реперным геном lacZ; изучение экспрессии in vivo и in vitro мутантных вариантов лидерных областей п'6-оперона В. subtilis и гена ribB Е. coli, содержащих нуклеотидные замены, приводящие к изменению конформации соответствующих сенсорных РНК.

Научная новизна

Результаты проведенного мутационного анализа лидерной области г/6-оперона В. subtilis и лидерной области гена ribB Е. coli позволили получить новую информацию для расшифровки механизма регуляции биосинтеза рибофлавина с участием сенсорных РНК. Показано, что специфические мутации в лидерной области г/6-оперона В. subtilis, стабилизирующие формирование терминирующей шпильки, приводят к полной репрессии этого оперона. С другой стороны, мутации, нарушающие образование шпильки обеспечивают конститутивную ФМН-независимую экспрессию г/6-оперона. Эти данные уточняют модель регуляции г/6-оперона В. subtilis с участием специфической ФМН-зависимой сенсорной РНК. В опытах in vitro показано, что ФМН модулирует вторичную структуру сенсорной РНК и влияет на уровень терминации транскрипции г/6-оперона.

Впервые* проведен структурно-функциональный анализ гена ribB Е. coli. На основании данных сайт-направленного мутагенеза и анализа поведения полученных мутантов установлено, что лидерная> область, гена ribB Е. coli кодирует специфическую ФМН-зависимую сенсорную РНК. Из результатов опытов по гибридизации 30S-субъединицы,рибосомы с сенсорнойРНК гена ribB можно сделать вывод о том, что ФМН участвует в формировании шпильки, перекрывающей сайт связывания рибосомы. Опираясь -на полученные данные, была построена модель регуляции!гена*ribB Е. coli, основанная на изменении конформации сенсорной РНК в зависимости от присутствия1 эффектора — ФМН. Согласно этой модели связывание ФМН с сенсорной РНК стабилизирует шпилечную структуру, перекрывающую сайт связывания рибосомы, и тем самым блокирует инициацию трансляции тепа. ribB.

В ходе проведенной работы-было установлено, что главное отличие механизмов1 регуляции, экспрессии генов биосинтеза рибофлавина у В. subtilis и Е. coli с участием ФМН-специфической сенсорной РНК состоит в том, что- в п'6-опероне В. subtilis контроль, осуществляется на уровне терминации транскрипции, в то время как в гене ribB Е. coli - на уровне инициации трансляции.

Практическая значимость

Методом сайт-направленного мутагенеза получена коллекция мутантных вариантов лидерной области г/6-оперона В. subtilis и лидерной* области, гена ribB Е. coli, с нуклеотидными заменами в участках лидерной мРНК, которые влияют на формирование вторичной, структуры или на связывание мРНК с эффектором. Коллекция может быть использована для дальнейших исследований в этой области и для конструирования высокоактивных штаммов-продуцентов рибофлавина.

Структура* работы. Диссертация изложена на 118" листах машинописного текста, включая 42 рисунка и 9 таблиц. Работа состоит из введения, обзора^ литературы, экспериментальной части, включающей описание материалов и методов, изложения и обсуждения результатов, выводов и списка используемой литературы. Список литературы включает 150 работ отечественных и зарубежных авторов.

Заключение диссертации по теме «Генетика», Еремина, Светлана Юрьевна

выводы

1. Лидерные области г/6-оперона В. subtilis и гена ribB Е. coli кодируют сенсорные РНК, способные специфически связываться с производными флавинов и модулировать экспрессию прилегающих структурных генов.

2. ФМН является главным эффектором, специфически связывающимся с сенсорными РНК п'6-оперона В. subtilis и гена ribB Е. coli.

3. Связывание ФМН с сенсорными РНК приводит к изменению их конформации, что, в свою очередь, обусловливает подавление экспрессии прилегающих генов.

4. Регуляция экспрессии rib-оперона В. subtilis с участием специфической сенсорной РНК и ФМН осуществляется на уровне терминации транскрипции.

5. Регуляция экспрессии гена ribB Е. coli с участием специфической сенсорной РНК и ФМН осуществляется на уровне инициации трансляции.

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Еремина, Светлана Юрьевна, 2008 год

1. Mironov A.S., Gusarov I., Rafikov R„ Lopez L.E., Shatalin' K., Kreneva R.A., Perumov D.A., Nudler E. 2002. Sensing small molecules by nascent RNA: a mechanism to control transcription in bacteria. Cell, v.l 11, p.747-756.

2. Winkler W., Nahvi A, Breaker R.R. 2002. Thiamine derivatives bind messenger RNAs directly to regulate bacterial gene expression. Nature, v.419, p.952-956.

3. Nudler E., Mironov A.S. 2004. The riboswitch control of bacterial metabolism. Trends Biochem. Sci., v.29, p. 11-17.

4. Winkler W.C., Breaker R.R. 2005. Regulation of bacterial gene expression by riboswitches. Annu. Rev. Microbiol., v.59, p.487-517.

5. Vitreschak A.G., Rodionov D.A., Mironov A.A., Gelfand M.S. 2004. Riboswitches: the oldest mechanism for the regulation of gene expression? Trends Genet., v.20, p.44-50.

6. Mandal M., Breaker R.R. 2004. Gene regulation by riboswitches. Nat. Rev. Mol. Cell Biol., v.5, p.451-463.

7. Cromie M.J:,Shi Y., Latifi T.,Groisman A. 2006. An RNA sensor for intracellular Mg2+. Cell, v. 125, p.71-84.

8. Draper D.E., Grilley D., Soto A.M. 2005. Ions and RNA folding. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct., v.34, p.221-243.

9. The Merck Index, Windhold et al., eds. Merck & Co., 1983, p. 1183.

10. Ainsworth G.C., Sussman A.S. The Fungi. 1965. Academic Press, New York, WO 88/09822.

11. HickeyRJ, Production of Riboflavin by Fermentation in Industrial Fermentation/Underkofler, L.A. and Hickey, R.J., eds., pp.157-190, Chemical Publishing Co., New York, 1954.

12. Perlman D. et al., Fermentation Ind. Eng. Chem. 1952. v. 44, p. 1996-2001.

13. WO 93/03183, JP63098399A2, US Pat. 4,794,081.

14. Stepanov A.I., Zhdanov V.G., Kukanova A.I., Khaikinson M.Y., Rabinovich P.M., Iomantas J.V., Galuchkina Z.M. 1984. Method for preparing riboflavin. French patent application №3599355.

15. Козлов Ю.И., Йомантас Ю.А., Плотникова Т.Г., Перумов Д.А., Фрейдкин- И.М., Стеркин В.Э., Дедова О.А., Дебабов В.Г. Штамм бактерий Bacillus subtilis — продуцент рибофлавина. Патент РФ RU 2081906.

16. Миронов А.С., Королькова Н.В., Эррайс JI.JL, Семенова Л.И., Перумов Д.А., КреневаР.А., Глазунов А.В., Акишина Р.И., Йомантас Ю.А., Абалакина Е.Г.,

17. Стойнова Н.В., Козлов Ю.И., Дебабов В.Г. 2005. Способ полученияфибофлавина. Патент РФ RU2261273.

18. Бреслер С.Е., Черепенко Е.И., Черник Т.П., Калинин В.Л., Перумов Д.А. 1970. Исследование оперона биосинтеза рибофлавина у Bacillus subtilis. Сообщение I. Генетическое картирование группы сцепления. Генетика, т.6, с. 116—124.

19. Kreneva R.A., Perumov D.A. 1990: Mol. Gen. Genet., v.222, p.467-469.

20. Mironov V.N., Kraev A.S., Chikindas M.L., Chernov B.K., Stepanov A.I., Skryabin K.G. 1994. Functional organization of the riboflavin biosynthesis operon from Я subtilis SHgw. Mol.Gen.Genet., v.242, p.201-208.

21. Perkins J.B. and Pero J. 2002. Biosynthesis of riboflavin, biotin, folic acid, and cobalamin. In Bacillus Subtillis and Its Closest Relatives: from Genes to Cells, Sonenshein A.L., Hoch J.A., Losick R., eds. (Washington: ASM Press), p.271-286.

22. Perkins J. В., Pero J. G. 1993. Biosynthesis of riboflavin, biotin, folic acid and cobalamin. In: Sonenshein A. L., Hoch J. A., Losick R. (Ed). B. subtilis and other gram-positive bacteria. American Society for Microbiology, Washington, DC., p.319-334.

23. Richter G., Fischer M., Krieger C., Eberhardt S., Luttgen H., Gerstenschlager I., Bacher A. 1997 Biosynthesis of riboflavin: characterization of the bifunctional deaminase-reductase of E. coli and B. subtilis. J.Bacteriol., v. 179, p.2022-2028.

24. Bacher A., Eberhardt S., Fischer M., Kis K., Richter G. 2000. Biosynthesis of vitamin B2 (Riboflavin) Annu.Rev.Nutr., v.20, p.153-167.

25. Nielsen P., Bacher A. 1981. Biosynthesis of riboflavin. Characterization of the product of the deaminase. Biochim. Biophys. Acta., v.662, p.312—317.

26. Bacher A., Eberhardt S., Richter G., Neidhardt F.C. 1996. Esherichia coli and Salmonella typhimurium. Cellular and Molecular biology. Issue II/Ed. F.C.Neidhard. Washington. ASM Press., USA, p.657-664.

27. Richter G., Fischer M., Krieger C., Eberhardt S., Luttgen H., Gerstenschlager I., Bacher A. 1997. Biosynthesis of riboflavin: characterization of the bifunctional deaminase-reductase of E. coli and B. subtilis. J. Bacterid., v. 179, p.2022-2028.

28. Bacher A., Ludvvig H.C., Schnepple H., Ben-Shaul Y.1986. Heavy riboflavin synthase from Bacillus subtilis. Quaternary structure and reaggregation. J.Mol.Biol., v. 187, p.75-86.

29. Bacher A., LeVan Q., Keller P.J., Floss H.G.1985. Biosynthesis of riboflavin. Incorporation of multiply 13C-labeIed precursors into the xylene ring. J.Am.Chem.Soc., v.107, p.6380-6385.

30. LeVan Q., Keller P.J., Brown D.H., Floss H.G., Bacher A. 1985. Biosynthesis of riboflavin in Bacillus subtilis: origin of the four-carbon moiety. J.BacterioI., v. 162, p.1280-1284.

31. Harzer G., Rokos H., Otto M.K., Bacher A., Ghisha S. 1978. Biosynthesis of riboflavin. 6.7-Dimethil-8-ribitillumazine 5-phosphate is not- a substrate for riboflavin synthase. Biochim. Biophys. Acta., v.540, p.48-54.

32. Bacher A., Baur В., Eggers U., Harders H., Otto M.K., Schnepple H. 1980. Riboflavin synthases of Bacillus subtilis: purification and properties. J.Biol. Chem., v.255, p.632-637.

33. Kis K., Bacher A. 1995. Substrat channeling in the lumasine synthase/riboflavin synthase, complex of Bacillus subtilis. J.Biol. Chem., v.270, p. 16788-16795.

34. Гусаров И.И., Кренева Р.А., Йомантас Ю.А., Колибаба Л.Г., Полануер Б.М., Козлов Ю.И., Перумов Д. А. 1997. Первичная структура и функциональная активность гена ribC из Bacillus subtilis. Мол. Биол., т.31, с.825-830.

35. Solovieva I.M., Kreneva R.A., Leak D.J., Perumov D.A. 1999. The ribR gene encodes a monofunctional riboflavin kinase which is involved in regulation of the Bacillus subtilis riboflavin operon. Microbiol., v.145, p.57-73.

36. Бреслер C.E., Калинин В.Л., Кривиский А.С., Перумов Д.А., Черник Т.П. 1969. Мутант Bacillus subtilis, синтезирующий значительные количества рибофлавина. Генетика, т.5, с.133-135.

37. Чикиндас М.Л., Лукьянов В.В., Рабинович П.М., Степанов А.И. 1987. Изучение 210 хромосомы В. subtilis с помощью рекомбинантных плазмид. Молекулярная генетика, микробиология и вирусология, т.2, с.20-24.

38. Миронов В.Н., Перумов Д.А., Краев А.С., Степанов А.И., Скрябин К.Г. 1990. Необычная структура в регуляторной области оперона биосинтеза рибофлавина. у Bacillus subtilis. Молекулярная биология, т.24, с.256-261.

39. Kunst F., Ogasavara N. et al. 1997. The completegenome sequence of the Gram-positive bacterium Bacillus subtilis. Nature, v.390, p.249-256.

40. Sorokin A., Zumstein E., Azevedo V., Ehrlich S. D., Serror P. 1993. The organization of the B. subtilis 168 chromosome region between the spoVAF and serA genetic loci, based on sequence data. Molecular Microbiol., v. 10, p.385—395.

41. Миронов B.H., Чикиндас M.Jl., Краев A.C., Степанов А.И., Скрябин К.Г. 1990. Оперонная организация генов биосинтеза рибофлавина В. subtilis. ДАН, т.312, с.237— 240.

42. Schott К., Kellerman J., Lottspeich F., Bacher A. 1990. Riboflavin synthases of B. subtilis: purification and amino acid sequence of the subunit. J. Biol. Chem., v.265, p.4204-4209.

43. Bachmann B.J. Linkage map of Escherichia coli K-12, edition 8, Microbiol. Rev., v.54, p. 130-197.

44. Kis K., Volk R., Bacher A. 1995. Biosynthesis of riboflavin. Studies on the reaction mechanism of 6,7-dimethyl-8-ribityllumazine synthase. Biochemistry, v.34, p.2883-2892.

45. Yang T.-P., Depew R.E. 1992. Physical map of the tolC-htrP region of the Escherichia coli chromosome. J. Bacteriol., v. 174, p. 1700-1701.

46. Taura Т., Ueguchi C., Shiba K., Ito K. 1992. Insertional disruption of the nusB (ssyB) gene leads to cold-sensitive growth of Escherichia coli and suppression of the sec Y24 mutation. Mol. Gen. Genet., v.236, p.727-738.

47. Koh Y.S., Chung W.-H., Lee J.-H., Roe J.-H. 1999. Mol. Gen. Genet, v.261, p.374-380.

48. Перумов Д.А., Кренева P.A. 2007. Регуляция биосинтеза ФМН и ФАД у Bacillus subtilis. Бреслеровские чтения. Санкт-Петербург, с.270-276.

49. Solovieva I.M., Kreneva R.A., Perumov D.A. 2005. The riboflavin kinase encoding gene ribR of Bacillus subtilis is a part of 10 kb operon, which is negatively regulated by the yuzC gene product. FEMS Microbiol.Lett, v.243, p.51-58.

50. Кренева P.А., Перумов Д.A. 1994. Биосинтез рибофлавина у В. subtilis: исследование антивитаминной активности аналогов с модифицированным рибитилом. Биотехнология, т.З, с. 6-10.

51. Морозов Г.И., Рабинович П.М., Емельянов В.В., Степанов А.И. 1985. Оперон биосинтеза рибофлавина В. subtilis содержит дополнительные промоторы. Молекулярная генетика, микробиология и вирусология, т. 12, с. 14-19.

52. Matthias М., Adolphus P., Van Loon G.M., Hohmann Н.-Р. 1998. Regulation of "riboflavin biosynthesis in B. subtilis is affected by the activity of the flavokinase/flavin adenine dinucleotide synthetase encoded by ribC. J. Bact. Feb., № 4, p.950-955.

53. Бреслер C.E., Глазунов E.A., Черник Т.П., Шевченко Т.Н., Перумов Д.А. 1973. Исследование оперона биосинтеза рибофлавина у Bacillus subtilis. Сообщение V. ФМН и ФАД как эффекторы в опероне биосинтеза рибофлавина. Генетика; т.9, с.84— 91.

54. Gusarov I., Kreneva R.A., Rybak K.V., Podcherniaev D.A., Iomantas IuV., Kolibaba L.G., Polanuer B.M., Koslov Iul., Perumov D.A. 1997. Primary structure and functional activity of the Bacillus subtilis ribC gene. Mol. Biol. (Mosk), v.31, p.820-825.

55. Mack M.A., van Loon A.P., Hohmann H.P. 1998. Regulation of riboflavin biosynthesis in Bacillus subtilis is affected by the activity of the flavokinase/flavin adenine dinucleotide synthetase encoded by ribC. J. Bacterid., v.180, p.950-955.

56. Gelfand M.S., Mironov A.A., Jomantas J.V, Kozlov Y.I., Perumov D.A. 1999. A conserved RNA structure element involved in the regulation of bacterial riboflavin synthesis genes. Trends Genet., v. 15, p.439—442.

57. Henkin T.M., Yanofsky C. 2002. Regulation by transcription attenuation in bacteria: how RNA provides instructions for transcription termination/antitermination decisions. Bioessays., v.24, p.700-707.

58. Browning D.T., Busby S.J. 2004. The regulation of bacterial transcription initiation. Nat.Rev.Microbiol., v.257, p.2563-2675.

59. Yanofsky C. 1981. Attenuation in the control of expression of bacterial operons. Nature, v.289, p.751-758.

60. Babitzke, P. et al. 1994. TRAP, the trp RNA-binding attenuation protein of Bacillus subtilis is a multisubunit complex that appears to recognize G/UAG repeats in the trpEDCFBA and trpG transcripts. J. Biol. Chem., v.269, p. 16597-16604.

61. Yanofsky C. et al. 1996. Some novel transcription attenuation mechanisms • used by bacteria. Biochimie, v.78, p. 1017-1024.

62. Babitzke P., Gollnick P. 2001. Posttranscription initiation control of tryptophan metabolism in Bacillus subtilis by the trp RNA-binding attenuation protein (TRAP), anti-TRAP, and RNA structure. J. Bacterial., v. 183, p.5795-5802.

63. Landick R., Yanofsky C. 1984. Stability of an RNA secondary structure affects in vitro transcription pausing in the trp operon leader region. J. Biol. Chem., v.259, p.11550-11555.

64. Grundy F., Henkin T.M. 2004. Regulation of gene expression by effectors that bind to RNA. Current Opinion in Microbiology, v.7, p.126-131.

65. Hannon G.J. 2002. RNA interference. Nature, v.418, p.244-251.

66. Eddy S.R. 2001. Non-coding RNA genes and the modern RNA world. Nature Rev., v.2, p.919-929.

67. Storz G., Altuvia S., Wassarman K.M. 2005. An abudance of RNA regulators. Annu.Rev.Biochem., v.74, p.199-217.

68. Miranda-Rios M., Navarro M. Soberon. 2001. A conserved RNA structure (7/zi-box) is involved in regulation of thiamin biosynthetic gene expression in bacteria. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, v.98, p.9736-9741.

69. Vitreschak A.G., Rodionov D.A., Mironov A.A., Gelfand M.S. 2002. Regulation of riboflavin biosynthesis and transport genes in bacteria by transcriptional and translational attenuation. Nucleic Acids Res., v.30, p.3141-3151.

70. Brantl S. 2004. Bacterial gene regulation: from transcription attenuation to riboswitches and ribozymes. Trends Microbiology, v. 12, p.473—475.

71. Grundy F.J., Henken T.M. 2006. From ribosome to riboswich: control of gene expression in bacteria by RNA structural rearrangements. Crit.Rev.Biochem.Mol.Biol, v.41, p.329-338.

72. Гельфанд M.C., 2006. Цис-регуляторные структуры РНК бактерий. Молекулярная биология, т.40, №4, с.609-619.

73. Winkler W.C., Breaker R.R. 2005. Regulation of bacterial gene expression by riboswitches. Annu. Rev. Microbiol., v.59, p.487-517.

74. Winkler W.C., Cohen-Chalamish S., Breaker R.R. 2002. An mRNA structure that controls gene expression by binding FMN. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, v.99, p.l5908-15913.

75. Begley T.P., Downs D.M., Ealick S.E., McLafferty F.W., Van Loon A.P., Taylor S., Campobasso N., Chiu H.J., Kinsland C., Reddick J.J., et al. 1999. Thiamin biosynthesis in prokaryotes. Arch. Microbiol., v. 171, p.293-300.

76. Petersen L.A., Downs D.M. 1997. Identification and characterization of an operon in Salmonella typhimunum involved in thiamine biosynthesis. J. Bacteriol., v.179, p.4894-4900.

77. Miranda-Rios J., Morera C., Taboada H. et al 1997. Expression of thiamin biosynthetic genes (thiCOGE) and production of symbiotic terminal oxidase cbb3 in Rhizobium etli. J. Bacterid., v. 179, p.6887-6893.

78. Rodionov D.A., Vitreschak A.A., Mironov A.A., Gelfand M.S. (2002) Comparative genomics of thiamin biosynthesis in prokaryotes New genes and regulatory mechanisms. J. Biol. Chem., v.277, p.48949-48959.

79. Stormo G.D., Ji Y. 2001. Do mRNAs act as direct sensors of small molecules to control their expression. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, v.98, p.9465-9467.

80. Sudarsan N, Barrick J.E., Breaker R.R. 2003. Metabolite-binding RNA domains are present in the genes of eukaryotes. RNA, v.9, p.644-647.

81. Nahvi A., Barrick J.E., Breaker R.R. 2004. Coenzyme B12 riboswitches are widespread genetic control elements in prokaryotes. Nucleic Acids Res., v.32, p. 143-150.

82. Vitreschak A.G., Rodionov D.A., Mironov A.A., Gelfand M.S. 2003. Regulation of the vitamin B12 metabolism and transport in bacteria by a conserved RNA structural element. RNA, v.9, p. 1084-1097.

83. Wei B. Y. et al 1992. Conserved structural and regulatory regions in the Salmonella typhimurium btuB gene for the outer membrane vitamin В12 transport protein. Res. Microbiol., v.143, p.459-466.

84. Escalante—Semerena J.C., Roth J.R. 1987. Regulation of cobalamin biosynthetic operons in Salmonella typhimurium. J. Bacterid., v. 169, p.2251—2258.

85. Lundrigan M.D. et al 1991. Transcribed sequences of the Escherichia coli btuB gene control its expression and regulation by vitamin В12. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, v.88, p. 1479-1483.

86. Richter-Dahlfors A.A., Anderson D.I. 1994. Vitamin B12 repression of the cob-operon in Salmonella typhimurium translational control of the cbiA gene. Mol. Microbiol., v. 13, p.541-553.

87. Richter-Dahlfors A.A., Andersson D.I. 1992. Cobalamin (vitamin B12) repression of the Co^-operon in Salmonella typhimurium requires sequences within the leader and the first translated open reading frame. Mol. Microbiol., v.6, p.743—749.

88. Ravnum S, Andersson D.I. 1997. Vitamin B12 repression of the btuB gene in Salmonella typhimurium is mediated via a translational control which requires leader and coding sequences. Mol. Microbiol., v.23, p.35-42.

89. Nou X., Kadner R.J. 1998. Coupled changes in translation and transcription during cobalamin-dependent regulation of btuB expression in Escherichia coli. J. Bacterial., v. 180, p.6719-6728.

90. Nou X., Kadner R.J. 2000. Adenosylcobalamin inhibits ribosome binding to btuB RNA. Proc. Natl. Acad. Sci, USA, v.97, p.7190-7195.

91. Nahvi A., Sudarsan N., Ebert M.S., Zou X., Brown K.L., Breaker R.R. 2002. Genetic control by a metabolite binding mRNA. Chem. Biol., v.9, p. 1043-1049.

92. Ravnum S., Andersson D.I. 2001. An adenosyl-cobalamin (coenzyme-B12)-repressed translational enhancer in the cob mRNA of Salmonella typhimurium. Mol. Microbiol, v.39, p. 1585-1594.

93. Franklund S.V., Kadner R.J. 1997. Multiple transcribed elements control expression of the Escherichia coli btuB gene. J. Bacterid., v. 179, p.4039-4042.

94. Grundy F.J., Henkin T.M. 1998. The S box regulon: a new global transcription termination control system for methionine and cysteine biosynthesis genes in gram-positive bacteria. Mol. Microbiol., v.30, p.737-749.

95. Yocum R.R., Perkins J.B., Howitt C.L., Pero J. 1996. Cloning and characterization of the metE gene encoding S-adenosylmethionine synthetase from Bacillus subtilis. J. Bacteriol., v. 178, p.4604-4610.

96. Epshtein V., Mironov A.S., Nudler E. 2003. The riboswitch-mediated control" of sulfur metabolism in bacteria. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, v. 100, p.5052-5056.

97. Winkler W.C., Nahvi A., Sudarsen N., Barrick J.E., Breaker R.R. 2003. An mRNA structure that controls gene expression by binding S-adenosylmethionine. Nat. Struct. Biol., v.10, p.701-707.

98. McDaniel B.A., Grundy F.J., Artsimovitch I., Henkin T.M. 2003. Transcription termination control of the S box system: direct measurement of .S-adenosylmethionine by the leader RNA. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, v.100, p.3083-3088.

99. Sudarsan N., Hammond M.C., Block K.F., Welz R., Barrick J.E., Roth A., Breaker R.R. 2006. Tandem riboswitch architectures exhibit complex gene control functions. Science, v.314, p.300-304.

100. Nudler E., Mironov A.S. 2004. The riboswitch control of bacterial metabolism. Trends Biochem. Sci., v.29, p. 11-17.

101. Kochhar S., Paulus H. 1996. Lysine-induced premature transcription termination in the lysC operon of Bacillus subtilis. Microbiology, v. 142, p. 1635-1639.

102. Grundy F.J., Lehman S.C., Henkin T.V. 2003. The L box regulon: lysine sensing by leader RNAs of bacterial lysine biosynthesis genes. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, v. 100, p.12057-12062.

103. Sudarsan N., Wickiser J.K., Nakamura S., Ebert M.S., Breaker R.R. 2003. An mRNA structure in bacteria that controls gene expression by binding lysine. Genes Dev., v.17, p.2688-2697.

104. Rodionov D.A., Vitreschak A.G., Mironov A.A., Gelfand M.S. 2003. Regulation of lysine biosynthesis and transport genes in bacteria: yet another RNA riboswitch? Nucleic Acids Res., v.31, p.6748-6757.

105. Mandal M., Lee M., Barrick J.E., Weinberg Z., Emilsson G.M., Ruzzo W.L., Breaker R.R. 2004. A glycine dependent riboswitch that uses cooperative binding to control gene expression. Science, v.306, p.275-279.

106. Piggot P. J., Hoch J. 1985. Revised genetic linkage map of Bacillus subtilis. Microbiol. Rev., v.49,p.l58-179.

107. Ebbole D. J., Zalkin H. 1987. Cloning and characterization of a 12-gene cluster from Bacillus subtilis encoding nine enzymes for de novo purine nucleotide synthesis. J. Biol. Chem., v.262, p.8274-8287.

108. Saxild H.H., Mygaard P. 1988. Gene-enzyme relationships of the purine biosynthetic pathway in Bacillus subtilis. Mol. Gen. Genet., v.211, p. 160-167.

109. Zalkin H., Nygaard P. 1996. Biosynthesis of purine nucleotides. In Escherichia coli and Salmonella, p.561-579. (Edited by F.C.Neidhardt and others), Washington, DC: American Society for Microbiology.

110. Switzer R.L., Zalkin H., Saxild H.H. 2002. Purine, pyrimidine, and pyridine nucleotide metabolism. In Bacillus subtilis and Its Closest Relatives: From Genes to Cells. (A.L.Sonenshein, et al., eds ), p.255-269. Washington: ASM Press.

111. Mandal M., Boese В., Barrick J.I., Winkler W.C., Breaker R.R. 2003. Riboswitches control fundamental biochemical pathways in Bacillus subtilis and other bacteria. Cell, v. 113, p.577-586.

112. Batey R.T., Gilbert S.D., Montange R.K. 2004. Structure of a natural guanine-responsiveriboswitch complexed with the metabolite hypoxanthine. Nature, v.432, p.411-415.

113. Mandal M., Breaker R.R. 2004. Adenine riboswitches and gene activation by disruption of a transcription terminator. Nature Struct. Mol. Biol., v.l 1, p.29-35.

114. Wickiser J.K., Cheah M.T., Breaker R.R., Crothers D.M. 2005. The kinetics of. ligand binding by an adenine-sensing riboswitch. Biochemistry, v.44, p.13404-13414.

115. Лобанов K.B., Королькова H.B., Еремина С.Ю., Эррайс Лопес Л., Прошкин С.А., Миронов А.С. 2007. Мутации, приводящие к изменению специфичности сенсорной РНК, кодируемой геномpbnE Bacillus subtilis. Генетика, т.43, №6, с. 1-5.

116. Greenleaf W.J., Frieda K.L., Foster D.A., Woodside M.T., Block S.M. 2008. Direct observation of hierarchical folding in single riboswitch aptamers. Science, v.319, p.630-633.

117. Serganov A., Polonskaia A., Phan A.T., Breaker R.R., Patel DJ. 2006. Structural basis for gene regulation by a thiamine pyrophosphate-sensing riboswitch. Nature, v.441, p. 11671171.

118. Montange R.K., Batey R.T. 2006. Structure of S-adenosylmethionineriboswitch regulatory mRNA element. Nature, v.441, p.l 172-1175.

119. Christiansen L.S., Schou S., Nygaard P., Saxild H.H. 1997. Characterization of the xpt-pbuX oyzron and evidence for purine- and nitrogencontrolled expression of genes involved in xanthine salvageand catabolism. J.Bacteriology, v. 179, p.2540-2550.

120. Johansen L.E., Nygaard P., Lassen C. et al. 2003. Definition of a second Bacillus subtilis pur regulon comprising the pur and xpt-pbuX operons plus pbuG, nupG (yxjA), and pbuE (ydhL). J.Bacteriology, v. 185., p.5200-5209.

121. Winkler W.C. 2005. Riboswitches and the role of noncoding RNAs in bacterial metabolic control. Curr. Opin. Chem. Biol., v.9, p.594-602.

122. Kubodera Т., Watanabe M., Yoshiuchi К. 2003. Thiamine-regulated gene expression of Aspergillus oryzae thiA requires splicing of the intron containing a riboswitch-like domain in 5-UTR. FEBS Lett., v.555, p.516-520.

123. Kaempfer R. 2003. RNA sensors: novel regulators of gene expression. EMBO reports, v.4, p. 1043-1047.

124. Love-Larsen J., Gerdes K., Light J., Molin S. 1984. Low-copy number plasmid-cloning vectors amplifiable by derepression of an inserted foreign promoter. Cene, v.28, p.45-54.

125. Миллер Дж. 1979. Эксперименты в молекулярной генетике. Мир.

126. Sambrook J., Fritsch E.F., Maniatis Т. 1989. Molecular cloning: a laboratory manual /1st and 2nd ed. N.Y./ Cold Spring Harbor Laboratory.

127. Mandel M., Higa A. 1970. Calcium dependent bacteriophage DNA infection. J.Mol.Biol., v.53, p. 154-162.

128. Sanger F.', Nicklen S., Coulson A.R. 1977. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, v.74, p.5463-5467.

129. Wickieser J.K., Winkler W.C., Breaker R.R. et al. 2005. Molecular Cell, v. 118, p.49-60.

130. Hartz D., McPheeters D., Traut R.s Gold L. 1988. Extension inhibition analysis of translation initiation complexes. Methods Enzymol., v.164, p.419—425.

131. Gelfand M.S. et al. 1999 Trends Genet.,v. 15, p.439-442.

132. Fuchs R.T., Grundy F.J., Henkin T.M. 2007. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, v. 104. p.4876-4880.