NAD+-Kappung von sibD-Transkripten in E. coli wird durch seinen minimalen Promotor vermittelt und durch ppGpp verstärkt

Kürzlich wurden Nicotinamidadenindinukleotide (NAD+) und andere Nukleotidanaloga als nicht-kanonische RNA-Kappen sowohl in Prokaryoten als auch in Eukaryoten identifiziert. In Escherichia coli wurde gezeigt, dass die NAD-Kappung durch Umweltbedingungen in einer genspezifischen Weise beeinflusst wird, jedoch bleiben die regulatorischen Mechanismen unzureichend verstanden. Wir berichteten zuvor, dass die meisten von sibD produzierten Transkripte während der stationären Phase NAD-kappiert sind. In dieser Studie fanden wir heraus, dass der 35-bp minimale Promotor von sibD für seine NAD-Kappung ausreichend ist. Wenn dieser minimale Promotor angewendet wurde, um Gene auszudrücken, die typischerweise keine NAD-RNAs produzieren, konnten auch ihre Transkripte NAD-kappiert werden. Diese Ergebnisse unterstützen stark die Annahme, dass die NAD-Kappung in E. coli während der Transkriptionsinitiierung vermittelt durch den Promotor und die RNA-Polymerase erfolgt. Darüber hinaus erhöhen der bakterielle Alarmon ppGpp und das kleine Protein DksA, beide Transkriptionsinitiationsregulatoren, synergistisch die Transkription sowohl von NAD-kappierten als auch von ungekappte RNAs von sibD und seinen homologen Genen, sibC und sibE, in vitro. Im Gegensatz dazu zeigte der ppGpp⁰-Mutant, der an der ppGpp-Synthese defizient ist, eine signifikante Reduktion der NAD-RNA-Produktion von diesen Genen. Unsere Ergebnisse beleuchten die Cis-Elemente und trans-wirkenden Faktoren, die die NAD-Kappung während der Transkriptionsinitiierung vermitteln, und bieten neuartige Einblicke in diesen regulativen Prozess.