Global Regulatory Mechanisms13 FIND CHAP TOC
���������� ���� ������� �������������������������
������������������� ������������ ��������������������� �������� ������������ ��������� �����������������
�� ������������������������� ��������������������� ��� ���������������������� ������������������������ ������������������� ������������
��������� ����������������������
����������� ��� ������������ ��������������������� �������������������������������������� ������������ �������������������������������
�������� �������������������� ���� ������ ������������������ ���� ������������������������������������ ����������������
����� ������� ��������������������
���������� ������������������������ ����� ������� �������������������� �������������������������������������������� ��������������������������������
��� ��� ���������� �������
�� �����������������
������������������ �������������������� ���� ������� ���� ������ ������������������� �����������������������������������������������������������
���������������� ���������������������� ���� ������ ����������������� ������������������������������������������������ ��������������������������������������� ���������������������
������ ���������������������� ��� ����� ������������������ ������������������������������������� ��������������� ������� �������������������
������������� �������������������� ���������������������������������������������
�� ������
�������������� ������������������� ����� ������������ �������������������� ������� ��� �����������������������������
���������������������� ���� ������ ����������������� ������������������������� �������������� ����������������������������
��������� ����������� �������������������� �����������������������������������
���� ������������� ���� �������
������������� ������������������� ���� ������ ������������������� ������������������������������������������������ ���������������� �������������������������������
���������������������������������
���� ������ ������������������� ����������������������������������������� ����������
���������� �������������������� ���� ������ ������������������ ������������������������������������������� ��������������������������������
����������� ��� ����������������������������������������� ��� �����������
���� ������ ������������������ ������������������������� �������� ���� ������������������������
�������� ������������������� ���� ������ ����������������� �������������������������������������� ��������������� ��������������������������
Table 13.1
Global Regulatory Mechanisms13 FIND CHAP TOC
1.0
0.1
Time
Glucose
Galactose
Op
tical
den
sity
Log
x
or
0.01
Figure 13.1
Global Regulatory Mechanisms13 FIND CHAP TOC
IIAGlc
XXX
P~
P~
Glucose
Glucose-6-P
Glycolysis
IIGlc
IIAGlc Highconcentration
IIAGlc
PEP:pyruvate
A
B
Hpr
Hpr~P
ACInactiveadenylate cyclase
Inactivelactose permease
Lactose nottransported
P~
IIGlc
IIAGlc
Highconcentration
LacZ
GlycolysisPEP:pyruvate
Hpr
Hpr~P
ACActiveadenylate cyclase
Lactose
Figure 13.2
Global Regulatory Mechanisms13 FIND CHAP TOC
β′β
G–70 –55 –35 –10 +1
T G G T T A GA C T C A
C
CAP-binding site
A
A C C A A T CT G A G T G mRNA
C RNA Pol interaction region
+1–61.5
Class I promoter
B
–10–35
CAP
+1
β′β
–41.5
Class II promoter
–10
σ
αNTD
CAP
αCTDσ
αNTD
αCTD
Figure 13.3
Global Regulatory Mechanisms13 FIND CHAP TOC
I1 I2
–35 hexamer
–10 hexamer
RNA Polymerase
σCRP AraC
Figure 13.4
Global Regulatory Mechanisms13 FIND CHAP TOC
CAP
cAMP
lacZYA mRNA
RNA Pol
A
+Lactose–Glucose
–100 –90 –80 –70 –60 –50 –40 –30
CAP site
–20 –10 +1 +10 +20 +30 +40
RNA Pol interactionsOperator
–35 region –10 region
CAP
cAMP
D
ON
B+Lactose+Glucose OFF
C
–Lactose+Glucose OFF
Repressor
–Lactose–Glucose OFF
Repressor
Figure 13.5
Global Regulatory Mechanisms13 FIND CHAP TOC
G T G A G T T
CAP site
A G C T C A C
C A C
AT
L8
T C A A T C G A G T G
T A T G T T G T G T GG A+1
A T T
A T A C
Class IIIClass IIClass I
A A C A C A C C T T A A
–10–35
AATT
UV5
Figure 13.6
Global Regulatory Mechanisms13 FIND CHAP TOC
Low NH3
NH3 + glutamate glutamine
High NH3
Glutaminesynthetase
glutamineGlutaminesynthetase
Glutamine + α-ketoglutarate 2 glutamatesGlutamatesynthase
NH3 + α-ketoglutarate glutamateGlutamatedehydrogenase
NH3 + glutamate
Figure 13.7
Global Regulatory Mechanisms13 FIND CHAP TOC
σ54
–140
P
–108 +1
Open-complexpromoter
RNA Pol
glnA
ON
NtrC
NtrC
PIIPII -UMP
NtrC
NtrBNtrB P
P
GlnD
α-KG
+Gln
P
NtrC
Figure 13.8
Global Regulatory Mechanisms13 FIND CHAP TOC
Periplasm
Cytoplasm
ATPADP
ON
PResponse
regulator
Sensorkinase
I II
Stimulus
Sensor kinase
Sensordomain
DNA-bindingdomain
ATP
N
C
H
PO3
D
PO3
A Two-component system
B Phosphorelay
1
2
Response regulator
N
C
KinA
Sensordomain
ATP
N
C
H
PO3
Spo0F
1
D
PO3
2
N
C
Spo0B
N
C
H
PO3
C
Spo0A
3
D
PO3
4
DNA-bindingdomain
N
P
Periplasm
Cytoplasm
ATPADP
ON
PResponse
regulator
Sensorkinase
I II
Stimulus
Sensor kinase
Sensordomain
DNA-bindingdomain
ATP
N
C
H
PO3
D
PO3
A Two-component system
B Phosphorelay
1
2
Response regulator
N
C
KinA
Sensordomain
ATP
N
C
H
PO3
Spo0F
1
D
PO3
2
N
C
Spo0B
N
C
H
PO3
C
Spo0A
3
D
PO3
4
DNA-bindingdomain
N
P
Box 13.3
Global Regulatory Mechanisms13 FIND CHAP TOC
D
N
Spo0ADNA-
bindingdomain
DNA
CN C
0A box0A box
C Spo0B-Spo0F cocrystal structure
Spo0F Spo0FSpo0B dimer
D Spo0A (C-terminal domain)-DNA cocrystal structure
D H
H
Box 13.3 cont.
Global Regulatory Mechanisms13 FIND CHAP TOC
p1 p2 glnA ntrB ntrCp3
p3 σ70
p1 σ70
p2 σ54
P
NtrC
Figure 13.9
Global Regulatory Mechanisms13 FIND CHAP TOC
–35σ70 promoter
σ54 promoter
–10 +1
T T G A
–35
C AA A C T G T
T TA
A T A A TA T A T T A
+1
TA
σ32 promoter
–24 –12 +1
C T GG X AG A C C X T
T TA
T G C AA A C G T
T C T C X C C C T T G A AA G A G X GGG A A C T T
–10
C C C C A T X T AGGGG T A X A T
Figure 13.10
Global Regulatory Mechanisms13 FIND CHAP TOC
N C
477 amino acids
Closed complexRNA Pol
B
A
–24
Activator
NDP + Pi
–12 +1
Core binding DNA binding
Open complex
RNA Pol
–24 –12 +1
σ54
σ54
HTH
Activation
NTP
Box 13.4
Global Regulatory Mechanisms13 FIND CHAP TOC
���������� �����������������������������
���� �������������� ������� ��������
���� �������������������� ��������������������
���� ������������ ���������������������������������������������������������
���� �������������������� ����������������������������
�������������������������������������
���� ��������������������������� ������������������������������������
���� ���� ��� ������������������������������������������������������
���� ���� �������������� �������������������������������������
���� ���� �������������� ������������������������������������������������������
Table 13.2
Global Regulatory Mechanisms13 FIND CHAP TOC
RNA Pol
+1
ATP
ADP + Pi
A
ATP-bindingmotif
1 469 Amino acidsP
PP
RegulationTranscriptional
activationDNA
binding
N C
B
–140 –108 –27 –11
glnA
glnA
+1
NtrC binding
UAS Promoter
σ54 binding
G C A C C A N3 T GG T G C
T T GG C A C A G A T T T C G C T
C G T GG T N3 A C C A C G
σ54
ON
NtrC NtrC
Figure 13.11
Global Regulatory Mechanisms13 FIND CHAP TOC
���������� ������������������ ��� ���� ���������
�������� ���������
����� ����� ����� �����
����� ����� ����� �����
���������� ����� ����� �������
����� ���������� ����� ����� ����������������
����� ����� �����������������
���������� ���������� ����� ����� ����������������
����� ����� �����������������
����� ���������� ����� ����� ����������������
����� ����� �����������������
����� ���������������� ����� ����� ����� ����������������
����� ����� �����������������
��� ����������������������������������������������������������
Table 13.3
Global Regulatory Mechanisms13 FIND CHAP TOC
1 32
3′
3′
5′
5′3′Base
pairing3′
Translationinhibited
A
I. DsrA RNA
II. OxyS RNA
Negative regulation
5′5′
5′
S-D
fhlA mRNA5′
5′
hns RNA
S-D
S-D
rpoS mRNArpoS
3 1 32
3′
5′ 5′3′
5′
5′
1
Translationinhibited
Basepairing
TitratesII. OxyS RNA
5′5′
Basepairing
Translationallowed
B
I. DsrA RNA
Positive regulation
332
S-D
rpoS mRNA
5′rpoS
Translationallowed
Hfq
Hfq
Hfq
Hfq+5′
1 32
3′
3′
5′
5′3′Base
pairing3′
Translationinhibited
A
I. DsrA RNA
II. OxyS RNA
Negative regulation
5′5′
5′
S-D
fhlA mRNA5′
5′
hns RNA
S-D
S-D
rpoS mRNArpoS
3 1 32
3′
5′ 5′3′
5′
5′
1
Translationinhibited
Basepairing
TitratesII. OxyS RNA
5′5′
Basepairing
Translationallowed
B
I. DsrA RNA
Positive regulation
332
S-D
rpoS mRNA
5′rpoS
Translationallowed
Hfq
Hfq
Hfq
Hfq+5′
Box 13.5
Global Regulatory Mechanisms13 FIND CHAP TOC
OFF
High Fe2+
β phage
toxdtxR
DtxR
Fe2+
ON
Low Fe2+
toxdtxR
DtxR
Figure 13.12
Global Regulatory Mechanisms13 FIND CHAP TOC
ompT toxR toxS ctxA ctxBtcpP tcpH tcpA–F toxT
OmpT
ToxS ToxS
ToxR
Outermembrane
Periplasm
Innermembrane
–100 to –69
–51 to–32
CTX prophageVirulencefactors
ToxRS
ompU
OmpU Toxin-coregulated pilus (TCP) A1B5 cholera toxin
ToxS
ToxR
ToxR
TcpH
TcpP
+ +
+
+
ToxT
V. choleraepathogenicityisland (VPI)
Cytoplasm
Figure 13.13
Global Regulatory Mechanisms13 FIND CHAP TOC
bvgSbvgAG BvgS+GGGGGC C C C
GC+
C C
bvgSbvgAG BvgS–GGGGGC C C C
GC–
C CGC
bvgSbvgAG BvgS+GGGGGC C C C C C
Figure 13.14
Global Regulatory Mechanisms13 FIND CHAP TOC
σ32
p1
σ24
σ32 mRNA
σ70
σ32
σ32
p3 p4
rpoH
p5
mRNAσ32
phsp Heat shock genes
RNA Pol
DnaK
Repression
Degradation
Degraded
Refolded
No stress
DnaK
GrpE
Stress
Denaturedproteins
DnaJ
DnaJ
DnaK
No stress
Figure 13.15
Global Regulatory Mechanisms13 FIND CHAP TOC
thrU tyrU glyT thrT tufB rplK rplA rplJ rplL rpoB rpoC
Figure 13.16
Global Regulatory Mechanisms13 FIND CHAP TOCExcess rRNA
mRNA
rplArplK
LIILI
rRNA
LI
LI
rRNA
rRNA
Limiting rRNA
mRNA
rplArplK
LI
LI
rRNA
Excess rRNA
mRNA
rplArplK
LIILI
rRNA
LI
LI
rRNA
rRNA
Limiting rRNA
mRNA
rplArplK
LI
LI
rRNA
Figure 13.17
Global Regulatory Mechanisms13 FIND CHAP TOC
One copyGene A
A A
Two copies
Not autoregulated
Gene A
A A
Gene A
A A
One copyGene A
A A
Two copiesGene A
A
Gene A
A
Autoregulated
Figure 13.18
Global Regulatory Mechanisms13 FIND CHAP TOC
EF-Tu
RelA
ppGpp
ppGpp
C U G U U U A A AC A C A A A
A A A
Phe
NH2
Phe
U U U
C U G U U U
U U
1
U
A A AA A A
Ribosomestalls
GlnNH2
C U G U U U A A AA A A
Phe
GlnNH2
Phe
Gln
2
3
RelA makesppGpp
4
Figure 13.19
Global Regulatory Mechanisms13 FIND CHAP TOC
Glass slide
Affix DNA
Hybridization
cDNAs
10–100,000 spots
Oligonucleotidesor
denatured dsDNAPCR products
Label withgreen fluorescent
nucleotide Isolate RNA
Label withred fluorescent
nucleotide
cDNAs
1
A
A
A
Band
2
Confocal fluorescencemicroscopy scanning
Equal expressionin RNA samples
More expression in
3
Isolate RNA B
Reverse transcriptase
Yellow Yellowgreen
Orange
Green Red Yelloworange
A Bthan
More expression in B Athan
Somewhat more expression in
Highlyexpressedin RNAsample
B Athan
B
Highlyexpressedin RNAsample
mix
Figure 13.20
Top Related