Exploring in silico transcriptional and post-transcriptional gene regulatory networks in the Corynebacterium genus

dc.creatorMariana Teixeira Dornelles Parise
dc.date.accessioned2021-07-19T12:51:43Z
dc.date.accessioned2025-09-08T23:40:42Z
dc.date.available2021-07-19T12:51:43Z
dc.date.issued2021-05-27
dc.description.abstractTranscriptional and post-transcriptional regulation of gene expression are considered key regulatory steps in bacteria. Regulatory molecules such as transcription factors (TF), sigma-factors and small RNAs (sRNAs) modulate gene expression, allowing bacteria to survive and adapt to constantly changing and challenging environments. These molecules and their role in gene expression have been widely explored in model bacteria such as Escherichia coli and Bacillus subtilis. However, our understanding regarding the regulatory landscape of the Corynebacterium genus is still very limited despite its biotechnological, medical and veterinary importance. Here, we expand the transcriptional and post-transcriptional knowledge of the Corynebacterium genus. This thesis manuscript is divided into two chapters and presents three articles. In our first research article, we explore the regulation by TFs and sigma-factors in the seventh version of CoryneRegNet, the reference database for corynebacterial regulatory interactions since 2006. We predicted transcriptional regulatory interactions for 224 corynebacterial organisms, increasing by twenty times the quantity of corynebacterial organisms with known transcriptional Gene Regulatory Networks (GRNs) and assigning statistical significance values to the predicted regulatory interactions. Subsequently, we present a review article, in which, we collect, summarize and organize the knowledge regarding sRNAs and their mechanisms of action in this genus, highlighting sRNAs involved in glucose uptake, plasmid copy-number control and glutamate production. In our third research article, we expand corynebacterial post-transcriptional regulatory knowledge by enriching the GRN of six corynebacterial organisms with sRNA-driven regulatory interactions and suggest sRNAs, TF and sigma-factors jointly orchestrate gene expression regulation in this genus. In brief, this thesis presents the largest GRN database for the Corynebacterium genus, unraveling TF-, sigma- and sRNA-driven regulatory interactions. It represents a step towards the understanding of the regulatory mechanisms of the Corynebacterium genus by both presenting potential regulatory interactions and suggesting targets for further experimental investigation.
dc.description.sponsorshipCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
dc.description.sponsorshipFAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/1843/36755
dc.languageeng
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Gerais
dc.rightsAcesso Restrito
dc.subjectRedes reguladoras de genes
dc.subjectTranscrição genética
dc.subjectFatores de transcrição
dc.subjectCorynebacterium
dc.subjectExpressão gênica
dc.subject.otherGene regulatory networks
dc.subject.otherSmall RNAs
dc.subject.otherTranscriptional regulation
dc.subject.otherPost-transcriptional regulation
dc.titleExploring in silico transcriptional and post-transcriptional gene regulatory networks in the Corynebacterium genus
dc.typeTese de doutorado
local.contributor.advisor-co1Jan Baumbach
local.contributor.advisor-co1Rodrigo Bentes Kato
local.contributor.advisor1Vasco Ariston de Carvalho Azevedo
local.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1020477751003832
local.contributor.referee1Richard Röttger
local.contributor.referee1Josch Konstantin Pauling
local.contributor.referee1Aristóteles Góes Neto
local.contributor.referee1Lucas Bleicher
local.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/2157692148099391
local.description.embargo2022-05-27
local.description.resumoA regulação transcricional e pós-transcricional são consideradas etapas importantes de controle na expressão gênica em bactérias. Moléculas regulatórias como fatores de transcrição (FT), fatores sigma e pequenos RNAs (sRNAs) são responsáveis pela modulação da expressão gênica, permitindo a sobrevivência e adaptação bacteriana em ambientes extremos. Tanto estas moléculas quanto seus papéis na expressão gênica de bactérias modelo, como Escherichia coli e Bacillus subtilis, têm sido amplamente exploradas. Porém, a nossa compreensão do panorama regulatório do gênero Corynebacterium ainda é limitada apesar de sua importância médica, veterinária e biotecnológica. Nesta tese, expandimos o conhecimento transcricional e pós-transcricional em corinebactérias, e a dividimos em dois capítulos com três artigos. Em nosso primeiro artigo científico, nós exploramos a regulação da transcrição por FTs e fatores sigma na sétima versão do CoryneRegNet, o banco de dados de referência para interações regulatórias do gênero Corynebacterium desde 2006. Foram preditas interações regulatórias para 224 organismos deste gênero, aumentando em 20 vezes a quantidade de organismos deste gênero com Redes Regulatórias Gênicas (RRGs) e atribuindo valores de significância estatística à estas interações regulatórias. Posteriormente, nós apresentamos um artigo de revisão, no qual nós coletamos, sintetizamos e organizamos conhecimento em relação aos sRNAs e seus mecanismos de ação no gênero Corynebacterium. Neste artigo, apresentamos sRNAs envolvidos em captação de glicose, controle do número de cópias do plasmídeo e produção de glutamato. Em nosso terceiro artigo científico, nós expandimos o conhecimento da regulação pós-transcricional em corinebactérias através do enriquecimento de RRGs transcricionais com regulações por sRNAs em seis organismos deste gênero. Além disso, sugerimos que sRNAs, FTs e fatores sigma influenciam em conjunto a expressão gênica no gênero Corynebacterium. Em suma, esta tese apresenta o maior banco de dados de RRGs neste gênero, o qual contém regulações por FTs, fatores sigma e sRNAs. Isto representa um passo em direção à compreensão dos mecanismos de regulação do gênero Corynebacterium, tanto apresentando prováveis interações regulatórias quanto sugerindo alvos para futuras investigações experimentais.
local.identifier.orcidhttps://orcid.org/0000-0003-4101-1016
local.publisher.countryBrasil
local.publisher.departmentICB - DEPARTAMENTO DE BIOLOGIA GERAL
local.publisher.initialsUFMG
local.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Bioinformatica

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