(p)ppGpp-dependent activation of gene expression during nutrient limitation
Notice bibliographique
Résumé
ABSTRACT As rapidly growing bacteria begin to exhaust nutrients, their growth rate slows, ultimately leading to stasis or quiescence. Adaptation to nutrient limitation requires widespread metabolic remodeling that leads to lower cellular energy consumption. Examples of such changes include attenuated transcription of genes encoding ribosome components, in part mediated by the phosphorylated nucleotides guanosine tetra- and penta-phosphate, collectively called (p)ppGpp. In addition, genes encoding proteins that facilitate survival during nutrient limitation exhibit increased expression. An example is the hpf gene, which encodes a broadly conserved protein responsible for protecting the ribosome from degradation under conditions limiting for ribosome synthesis. Here, we show that (p)ppGpp plays a key role in the transcriptional activation of hpf as Bacillus subtilis cells exit rapid growth. Specifically, we demonstrate that hpf transcription during nutrient limitation requires an RNA polymerase holoenzyme containing the alternative sigma factor σ H , encoded by sigH , whose expression is normally inhibited by the AbrB repressor. However, when global protein synthesis decreases, in part dependent on (p)ppGpp, AbrB levels fall, leading to increased sigH transcription and, consequently, hpf activation. This mechanism couples a key physiological consequence of nutrient limitation—reduced protein synthesis—with specific gene activation, thereby linking transcriptional and translational regulation. Finally, we demonstrate that (p)ppGpp is necessary for the gene expression underlying the elaboration of developmental fates including sporulation and genetic competence. IMPORTANCE Bacteria often experience nutrient limitation and, in response, attenuate energetically costly metabolic processes like protein synthesis. At the same time, however, they stimulate the expression of a subset of proteins that facilitate survival under these conditions. This study identifies a molecular mechanism in the model gram-positive bacterium Bacillus subtilis responsible for gene expression in response to nutrient limitation that couples reduced global protein synthesis with increased transcription of specific genes. This mechanism mediates the elaboration of developmental fates, including sporulation and genetic competence, which are known responses to nutrient limitation in this organism.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».