- ข้อความ
- ประวัติศาสตร์
Craig StephensA genetic regulatory
Craig Stephens
A genetic regulatory circuit recently described in the
bacterium Caulobacter crescentus generates
reciprocal oscillations in the abundance of two key
transcription factors to control landmark events in
the cell cycle.
Proliferating cells progress through the cell cycle in
orderly fashion, carefully regulating the production,
activity and placement of proteins involved in critical
processes such as chromosome replication and
segregation, organelle development and cell division.
Decades of work on the eukaryotic cell cycle,
motivated by obvious implications for understanding
both cancer and embryonic development, has yielded
profound insights into its basic regulatory circuitry [1].
Our understanding of the prokaryotic cell cycle has
lagged far behind, but work in model systems such as
the dimorphic bacterium Caulobacter crescentus is
unveiling at least some of the regulatory strategies
employed by prokaryotes to guide this essential
process. Most recently, Holtzendorff et al. [2] report
that levels of two Caulobacter transcription factors
oscillate in reciprocal fashion over the course of the
cell cycle, comprising a regulatory circuit directing
landmark events of the cell cycle.
Caulobacter are aquatic bacteria that progress
through an invariant series of developmental events
each cell cycle [3] (Figure 1A). The ‘swarmer’ cell, a
motile stage equipped to seek out nutrients, is
analogous to the G1 stage of the eukaryotic cell cycle
in that chromosome replication is blocked (Figure 1A).
The eventual transition into S phase — chromosome
replication — is marked by the swarmer cell shedding
its polar flagellum and replacing it with an adhesive
stalk. As the sessile stalked cell elongates, a new
flagellum is synthesized at the unoccupied cell pole.
This event depends on ongoing DNA replication,
through a poorly understood checkpoint mechanism
[4]. Subsequent cell division also depends on completion of DNA replication and proper segregation of the
daughter chromosomes [4].
Until the work of Holtzendorff et al. [2], the CtrA transcription factor was the only known ‘master regulator’
of the Caulobacter cell cycle. CtrA controls initiation of
DNA replication through binding to the origin [5], and
directly controls the expression of at least 95 cell-cycleregulated genes involved in diverse processes, including cell division, flagellar motility, adhesion and DNA
methylation [6]. CtrA is subject to multiple forms of regulation. Expression of ctrA is cell-cycle regulated, and
the activity of CtrA depends on its phosphorylation by
cell-cycle-regulated kinases [7]. CtrA activity is also
restricted by temporally and spatially controlled
proteolysis [7,8].
CtrA-dependent genes represent only a fraction of
the roughly 500 Caulobacter genes whose expression
varies significantly over the course of the cell cycle [9],
suggesting that other major cell-cycle regulators could
be operative. Presuming that such regulators should be
essential for growth of Caulobacter cells, as is the case
with CtrA, Holtzendorff et al. [2] examined mutant
strains with conditionally lethal phenotypes. One mutation that gave rise to such a phenotype lay in a gene
encoding a 25 kDa protein of unknown function. Intriguingly, levels of this protein — dubbed GcrA, for global
cell-cycle regulator — oscillate out of phase with CtrA
over the course of the cell cycle. CtrA is present in
swarmer cells but removed by proteolysis at the transition to stalked cells, freeing the replication origin to initiate DNA synthesis. Transcription of gcrA rises as the
level of CtrA falls, with GcrA protein level peaking early
in S phase; gcrA transcription then declines later in S
phase, as ctrAexpression is reactivated (Figure 1).
Controlled depletion of GcrA affects the expression
of 125 genes, including ctrA. (Surprisingly, given the
extent to which GcrA levels fluctuate through the cell
cycle, less than half of these genes also exhibit cellcycle-dependent expression patterns.) Many of the
GcrA-responsive genes are involved in DNA metabolism, as might be expected given the association of
GcrA with S phase. GcrA appears to repress expression
of critical replication initiation factors — DnaA, DNA
helicase (dnaB), and primase (dnaG) — but activates
several other genes involved in DNA metabolism:
gyrase subunit A (gyrA), topoisomerase IV (parE), DNA
polymerase III subunits (dnaC and dnaQ), the HU DNA
packaging protein, and the damage response genes
lexAand dinP. Thus, although the ‘GcrA regulon’ is not
a comprehensive set of replication factors (and includes
many genes not obviously involved in DNA metabolism), it seems to be oriented toward supporting replication progression and chromosome partitioning.
The reciprocal oscillation of CtrA and GcrA protein
levels suggests a potential regulatory circuit. Indeed,
GcrA turns out to be necessary for the activation of one
(P1) of two promoters that drive expression of ctrA
(Figure 1B). The P1 promoter is responsible for initial
expression of CtrA during S phase, priming the stronger,
CtrA-dependent P2 promoter to be activated in a positive feedback loop [10]. How GcrA affects transcription
is not clear. Holtzendorff et al. [2] show through in vivo
cross-linking and chromatin immunoprecipitation that
GcrA is associated with the promoter regions of several
target genes, including ctrA, though the GcrA sequence
contains no recognizable DNA-binding motifs.
The activity of the ctrA P1 promoter is affected by
DNA methylation, and the timing of activation in vivo
correlates well with the time at which the replication fork
would pass through the ctrA locus to generate
Dispatch
Current Biology, Vol. 14, R505–R507, July 13, 2004, ©2004 Elsevier Ltd. All rights reserved. DOI 10.1016/j.cub.2004.06.038
Biology Department, Santa Clara University, Santa Clara,
California 95053, USA. E-mail: cstephens@scu.edu
A genetic regulatory circuit recently described in the
bacterium Caulobacter crescentus generates
reciprocal oscillations in the abundance of two key
transcription factors to control landmark events in
the cell cycle.
Proliferating cells progress through the cell cycle in
orderly fashion, carefully regulating the production,
activity and placement of proteins involved in critical
processes such as chromosome replication and
segregation, organelle development and cell division.
Decades of work on the eukaryotic cell cycle,
motivated by obvious implications for understanding
both cancer and embryonic development, has yielded
profound insights into its basic regulatory circuitry [1].
Our understanding of the prokaryotic cell cycle has
lagged far behind, but work in model systems such as
the dimorphic bacterium Caulobacter crescentus is
unveiling at least some of the regulatory strategies
employed by prokaryotes to guide this essential
process. Most recently, Holtzendorff et al. [2] report
that levels of two Caulobacter transcription factors
oscillate in reciprocal fashion over the course of the
cell cycle, comprising a regulatory circuit directing
landmark events of the cell cycle.
Caulobacter are aquatic bacteria that progress
through an invariant series of developmental events
each cell cycle [3] (Figure 1A). The ‘swarmer’ cell, a
motile stage equipped to seek out nutrients, is
analogous to the G1 stage of the eukaryotic cell cycle
in that chromosome replication is blocked (Figure 1A).
The eventual transition into S phase — chromosome
replication — is marked by the swarmer cell shedding
its polar flagellum and replacing it with an adhesive
stalk. As the sessile stalked cell elongates, a new
flagellum is synthesized at the unoccupied cell pole.
This event depends on ongoing DNA replication,
through a poorly understood checkpoint mechanism
[4]. Subsequent cell division also depends on completion of DNA replication and proper segregation of the
daughter chromosomes [4].
Until the work of Holtzendorff et al. [2], the CtrA transcription factor was the only known ‘master regulator’
of the Caulobacter cell cycle. CtrA controls initiation of
DNA replication through binding to the origin [5], and
directly controls the expression of at least 95 cell-cycleregulated genes involved in diverse processes, including cell division, flagellar motility, adhesion and DNA
methylation [6]. CtrA is subject to multiple forms of regulation. Expression of ctrA is cell-cycle regulated, and
the activity of CtrA depends on its phosphorylation by
cell-cycle-regulated kinases [7]. CtrA activity is also
restricted by temporally and spatially controlled
proteolysis [7,8].
CtrA-dependent genes represent only a fraction of
the roughly 500 Caulobacter genes whose expression
varies significantly over the course of the cell cycle [9],
suggesting that other major cell-cycle regulators could
be operative. Presuming that such regulators should be
essential for growth of Caulobacter cells, as is the case
with CtrA, Holtzendorff et al. [2] examined mutant
strains with conditionally lethal phenotypes. One mutation that gave rise to such a phenotype lay in a gene
encoding a 25 kDa protein of unknown function. Intriguingly, levels of this protein — dubbed GcrA, for global
cell-cycle regulator — oscillate out of phase with CtrA
over the course of the cell cycle. CtrA is present in
swarmer cells but removed by proteolysis at the transition to stalked cells, freeing the replication origin to initiate DNA synthesis. Transcription of gcrA rises as the
level of CtrA falls, with GcrA protein level peaking early
in S phase; gcrA transcription then declines later in S
phase, as ctrAexpression is reactivated (Figure 1).
Controlled depletion of GcrA affects the expression
of 125 genes, including ctrA. (Surprisingly, given the
extent to which GcrA levels fluctuate through the cell
cycle, less than half of these genes also exhibit cellcycle-dependent expression patterns.) Many of the
GcrA-responsive genes are involved in DNA metabolism, as might be expected given the association of
GcrA with S phase. GcrA appears to repress expression
of critical replication initiation factors — DnaA, DNA
helicase (dnaB), and primase (dnaG) — but activates
several other genes involved in DNA metabolism:
gyrase subunit A (gyrA), topoisomerase IV (parE), DNA
polymerase III subunits (dnaC and dnaQ), the HU DNA
packaging protein, and the damage response genes
lexAand dinP. Thus, although the ‘GcrA regulon’ is not
a comprehensive set of replication factors (and includes
many genes not obviously involved in DNA metabolism), it seems to be oriented toward supporting replication progression and chromosome partitioning.
The reciprocal oscillation of CtrA and GcrA protein
levels suggests a potential regulatory circuit. Indeed,
GcrA turns out to be necessary for the activation of one
(P1) of two promoters that drive expression of ctrA
(Figure 1B). The P1 promoter is responsible for initial
expression of CtrA during S phase, priming the stronger,
CtrA-dependent P2 promoter to be activated in a positive feedback loop [10]. How GcrA affects transcription
is not clear. Holtzendorff et al. [2] show through in vivo
cross-linking and chromatin immunoprecipitation that
GcrA is associated with the promoter regions of several
target genes, including ctrA, though the GcrA sequence
contains no recognizable DNA-binding motifs.
The activity of the ctrA P1 promoter is affected by
DNA methylation, and the timing of activation in vivo
correlates well with the time at which the replication fork
would pass through the ctrA locus to generate
Dispatch
Current Biology, Vol. 14, R505–R507, July 13, 2004, ©2004 Elsevier Ltd. All rights reserved. DOI 10.1016/j.cub.2004.06.038
Biology Department, Santa Clara University, Santa Clara,
California 95053, USA. E-mail: cstephens@scu.edu
0/5000
สตีเฟ่นส์ Craigวงจรทางพันธุกรรมเมื่อเร็ว ๆ นี้ ได้อธิบายไว้ในการสร้างแบคทีเรีย Caulobacter crescentusแกว่งซึ่งกันและกันในความอุดมสมบูรณ์ของคีย์ทั้งสองปัจจัย transcription เพื่อควบคุมเหตุการณ์แลนด์มาร์คในวัฏจักรเซลล์ความคืบหน้าเซลล์ proliferating ผ่านวงจรเซลล์ในแฟชั่นเป็นระเบียบ การควบคุมการผลิต ระมัดระวังกิจกรรมและการจัดวางของโปรตีนที่เกี่ยวข้องในการสำคัญกระบวนการเช่นการจำลองแบบโครโมโซม และการแบ่งแยก พัฒนาออร์แกเนลล์ และแบ่งเซลล์ทศวรรษของการทำงานในเซลล์แบบ eukaryotic รอบแรงจูงใจจากผลกระทบที่เห็นได้ชัดเพื่อความเข้าใจมะเร็งและพัฒนาตัวอ่อน บูรณะความเข้าใจที่ลึกซึ้งเป็นของวงจรบังคับพื้นฐาน [1]เราเข้าใจวัฏจักรเซลล์ prokaryotic มีlagged ไกลหลัง แต่ทำงานในระบบแบบจำลองเช่นcrescentus Caulobacter แบคทีเรีย dimorphic เป็นฯ น้อยบางกลยุทธ์การกำกับดูแลว่าจะแนะนำนี้เป็น prokaryotesกระบวนการ ล่าสุด รายงาน Holtzendorff และ al. [2]ระดับที่สอง Caulobacter transcription ปัจจัยoscillate ในอีกช่วงเวลาของการเซลล์วงจร ประกอบวงจรบังคับผู้กำกับเหตุการณ์โรงแรมแลนด์มาร์คของวัฏจักรเซลล์Caulobacter มีแบคทีเรียน้ำที่ดำเนินการผ่านการชุดกิจกรรมพัฒนาภาษาแต่ละเซลล์วงจร [3] (รูปที่ 1A) 'Swarmer' เซลล์ การเป็นขั้น motile เพื่อหาสารอาหารคล้ายคลึงกับระยะ G1 ของวงจรเซลล์ eukaryoticที่จำลองแบบโครโมโซมจะถูกบล็อค (รูปที่ 1A)การเปลี่ยนแปลงที่สุดในระยะ S ซึ่งโครโมโซมจำลองซึ่งถูกทำเครื่องหมาย โดย swarmer เซลล์ส่องแฟลเจลลัมของขั้วโลกและการเปลี่ยนกาวสาย ขณะ sessile ไล่ เซลล์ elongates ใหม่แฟลเจลลัมเป็นเสียงสังเคราะห์ที่ขั้วเซลล์ว่างอยู่เหตุการณ์นี้ขึ้นอยู่กับการจำลองดีเอ็นเอต่อเนื่องผ่านจุดตรวจสอบไม่ดีเข้าใจกลไก[4] การแบ่งเซลล์ Subsequent ยังขึ้นอยู่กับความสมบูรณ์ของการจำลองดีเอ็นเอและถูกแบ่งแยกการลูกสาว chromosomes [4] จนถึงงานของ Holtzendorff และ al. [2], ตัว transcription อยู่เพียงรู้จัก 'หลักควบคุม'ของวงจรเซลล์ Caulobacter เริ่มต้นตัวควบคุมอยู่ของจำลองดีเอ็นเอ โดยผูกเป็นจุดเริ่มต้น [5], และควบคุมค่าของน้อย 95 cycleregulated เซลล์ยีนเกี่ยวข้องกับกระบวนการหลากหลาย รวมถึงส่วนเซลล์ flagellar motility ยึดเกาะ และดีเอ็นเอโดยตรงปรับ [6] อยู่มีหลายรูปแบบของระเบียบ ของอยู่เป็นเซลล์วงจรควบคุม และการอยู่ขึ้นอยู่กับการ phosphorylation โดยเซลล์รอบระเบียบ kinases [7] มีกิจกรรมอยู่จำกัดโดย temporally และ spatially ควบคุม proteolysis [7,8]เพียงเศษเสี้ยวของที่เป็นตัวแทนของยีนอยู่ขึ้นอยู่กับยีน Caulobacter ประมาณ 500 ซึ่งนิพจน์ไปอย่างมีนัยสำคัญของวงจรเซลล์ [9],เร็คกูเลเตอร์วงจรเซลล์สำคัญอื่น ๆ สามารถแนะนำมีวิธีปฏิบัติตนภาย Presuming เร็คกูเลเตอร์ดังกล่าวควรจะจำเป็นต่อการเจริญเติบโตของเซลล์ Caulobacter เป็นกรณีมีอยู่ mutant Holtzendorff et al. [2] ตรวจสอบเงียฟียุทธภัณฑ์อย่างมีเงื่อนไข การกลายพันธุ์หนึ่งที่ให้ phenotype เช่นวางในยีนรหัสโปรตีน 25 kDa ของฟังก์ชันที่ไม่รู้จัก Intriguingly ระดับของโปรตีนนี้ — พากย์ GcrA ในโลกควบคุมวงจรเซลล์ — oscillate จากระยะที่มีอยู่ผ่านหลักสูตรของวัฏจักรเซลล์ อยู่อยู่ในเซลล์ swarmer แต่เอาโดย proteolysis ที่เปลี่ยนแปลงไล่เซลล์ เพิ่มพื้นที่จุดเริ่มต้นของการจำลองแบบเพื่อเริ่มต้นการสังเคราะห์ดีเอ็นเอ Transcription ของ gcrA ขึ้นเป็นอยู่ในระดับตก ระดับโปรตีน GcrA จุดก่อนในระยะ S gcrA transcription แล้วปฏิเสธในภายหลังในเฟส ขณะที่มีการเรียกใช้ ctrAexpression (รูปที่ 1)นิพจน์ที่มีผลต่อการลดลงของควบคุมของ GcrAของ 125 รวมอยู่ด้วย (น่าแปลกใจ ให้การขอบเขตการ GcrA ที่ระดับผันผวนผ่านเซลล์รอบ น้อยกว่าครึ่งหนึ่งของยีนเหล่านี้แสดงขึ้นอยู่กับ cellcycle ร่าย) จำนวนมากยีนตอบสนอง GcrA เกี่ยวข้องในการเผาผลาญดีเอ็นเอ ตามที่คาดหมายให้สมาคมGcrA ด้วยระยะ S GcrA ปรากฏปราบปรามนิพจน์ปัจจัยสำคัญจำลองเริ่มต้น — DnaA ดีเอ็นเอhelicase (dnaB), และ primase (dnaG) — แต่เรียกใช้งานหลายอื่น ๆ ยีนที่เกี่ยวข้องในการเผาผลาญดีเอ็นเอ:gyrase ย่อย (gyrA), topoisomerase IV (parE), ดีเอ็นเอพอลิเมอเรส III subunits (dnaC และ dnaQ), ดีเอ็นเอฮูบรรจุภัณฑ์โปรตีนและยีนตอบสนองเสียหายlexAand dinP ดังนั้น แม้ว่าไม่มี 'GcrA regulon'ครอบคลุมตั้งจำลองปัจจัย (และรวมถึงยีนหลายไม่แน่นอนเกี่ยวข้องในการเผาผลาญดีเอ็นเอ), มันดูเหมือนจะมุ่งเน้นไปทางสนับสนุนจำลองแบบก้าวหน้าและการแบ่งพาร์ทิชันโครโมโซมสั่นซึ่งกันและกันของโปรตีนอยู่และ GcrAระดับแนะนำวงจรศักยภาพกำกับดูแล แน่นอนGcrA เปิดออกจะจำเป็นสำหรับการเปิดใช้งานหนึ่ง(P1) ของก่อสองที่ไดรฟ์ของอยู่(รูปที่ 1B) โปรโมเตอร์ P1 รับผิดชอบสำหรับการเริ่มต้นค่าของอยู่ที่ระยะ S ปั๊มแข็งแกร่งโปรโมเตอร์ p 2 ขึ้นอยู่กับอยู่เพื่อเรียกใช้ในลูปป้อนกลับเชิงบวก [10] Transcription กระทบ GcrAไม่ได้ชัดเจน ดู Holtzendorff et al. [2] โดยในสัตว์ทดลองcross-linking และโครมาติน immunoprecipitation ที่GcrA จะเชื่อมโยงกับภูมิภาคโปรโมเตอร์หลายชนิดเป้าหมายลำดับ GcrA ยีน รวมอยู่ แม้ว่าประกอบด้วยความผูกพันดีเอ็นเอไม่รู้จักกิจกรรมของโปรโมเตอร์ P1 อยู่ที่ได้รับผลกระทบโดยปรับ และระยะเวลาของการเปิดใช้งานในสัตว์ทดลองคู่กับเวลาที่ส้อมจำลองจะผ่านโลกัสโพลอยู่เพื่อสร้าง จัดส่งชีววิทยาปัจจุบัน ปี 14, R505 – R507, 13 กรกฎาคม 2004, © 2004 Elsevier จำกัด สงวนลิขสิทธิ์ทั้งหมด ดอย 10.1016/j.cub.2004.06.038ภาควิชาชีววิทยา มหาวิทยาลัยซานตาคลารา ซานตาคลารา95053 รัฐแคลิฟอร์เนีย อีเมล์: cstephens@scu.edu
การแปล กรุณารอสักครู่..
Craig Stephens
A genetic regulatory circuit recently described in the
bacterium Caulobacter crescentus generates
reciprocal oscillations in the abundance of two key
transcription factors to control landmark events in
the cell cycle.
Proliferating cells progress through the cell cycle in
orderly fashion, carefully regulating the production,
activity and placement of proteins involved in critical
processes such as chromosome replication and
segregation, organelle development and cell division.
Decades of work on the eukaryotic cell cycle,
motivated by obvious implications for understanding
both cancer and embryonic development, has yielded
profound insights into its basic regulatory circuitry [1].
Our understanding of the prokaryotic cell cycle has
lagged far behind, but work in model systems such as
the dimorphic bacterium Caulobacter crescentus is
unveiling at least some of the regulatory strategies
employed by prokaryotes to guide this essential
process. Most recently, Holtzendorff et al. [2] report
that levels of two Caulobacter transcription factors
oscillate in reciprocal fashion over the course of the
cell cycle, comprising a regulatory circuit directing
landmark events of the cell cycle.
Caulobacter are aquatic bacteria that progress
through an invariant series of developmental events
each cell cycle [3] (Figure 1A). The ‘swarmer’ cell, a
motile stage equipped to seek out nutrients, is
analogous to the G1 stage of the eukaryotic cell cycle
in that chromosome replication is blocked (Figure 1A).
The eventual transition into S phase — chromosome
replication — is marked by the swarmer cell shedding
its polar flagellum and replacing it with an adhesive
stalk. As the sessile stalked cell elongates, a new
flagellum is synthesized at the unoccupied cell pole.
This event depends on ongoing DNA replication,
through a poorly understood checkpoint mechanism
[4]. Subsequent cell division also depends on completion of DNA replication and proper segregation of the
daughter chromosomes [4].
Until the work of Holtzendorff et al. [2], the CtrA transcription factor was the only known ‘master regulator’
of the Caulobacter cell cycle. CtrA controls initiation of
DNA replication through binding to the origin [5], and
directly controls the expression of at least 95 cell-cycleregulated genes involved in diverse processes, including cell division, flagellar motility, adhesion and DNA
methylation [6]. CtrA is subject to multiple forms of regulation. Expression of ctrA is cell-cycle regulated, and
the activity of CtrA depends on its phosphorylation by
cell-cycle-regulated kinases [7]. CtrA activity is also
restricted by temporally and spatially controlled
proteolysis [7,8].
CtrA-dependent genes represent only a fraction of
the roughly 500 Caulobacter genes whose expression
varies significantly over the course of the cell cycle [9],
suggesting that other major cell-cycle regulators could
be operative. Presuming that such regulators should be
essential for growth of Caulobacter cells, as is the case
with CtrA, Holtzendorff et al. [2] examined mutant
strains with conditionally lethal phenotypes. One mutation that gave rise to such a phenotype lay in a gene
encoding a 25 kDa protein of unknown function. Intriguingly, levels of this protein — dubbed GcrA, for global
cell-cycle regulator — oscillate out of phase with CtrA
over the course of the cell cycle. CtrA is present in
swarmer cells but removed by proteolysis at the transition to stalked cells, freeing the replication origin to initiate DNA synthesis. Transcription of gcrA rises as the
level of CtrA falls, with GcrA protein level peaking early
in S phase; gcrA transcription then declines later in S
phase, as ctrAexpression is reactivated (Figure 1).
Controlled depletion of GcrA affects the expression
of 125 genes, including ctrA. (Surprisingly, given the
extent to which GcrA levels fluctuate through the cell
cycle, less than half of these genes also exhibit cellcycle-dependent expression patterns.) Many of the
GcrA-responsive genes are involved in DNA metabolism, as might be expected given the association of
GcrA with S phase. GcrA appears to repress expression
of critical replication initiation factors — DnaA, DNA
helicase (dnaB), and primase (dnaG) — but activates
several other genes involved in DNA metabolism:
gyrase subunit A (gyrA), topoisomerase IV (parE), DNA
polymerase III subunits (dnaC and dnaQ), the HU DNA
packaging protein, and the damage response genes
lexAand dinP. Thus, although the ‘GcrA regulon’ is not
a comprehensive set of replication factors (and includes
many genes not obviously involved in DNA metabolism), it seems to be oriented toward supporting replication progression and chromosome partitioning.
The reciprocal oscillation of CtrA and GcrA protein
levels suggests a potential regulatory circuit. Indeed,
GcrA turns out to be necessary for the activation of one
(P1) of two promoters that drive expression of ctrA
(Figure 1B). The P1 promoter is responsible for initial
expression of CtrA during S phase, priming the stronger,
CtrA-dependent P2 promoter to be activated in a positive feedback loop [10]. How GcrA affects transcription
is not clear. Holtzendorff et al. [2] show through in vivo
cross-linking and chromatin immunoprecipitation that
GcrA is associated with the promoter regions of several
target genes, including ctrA, though the GcrA sequence
contains no recognizable DNA-binding motifs.
The activity of the ctrA P1 promoter is affected by
DNA methylation, and the timing of activation in vivo
correlates well with the time at which the replication fork
would pass through the ctrA locus to generate
Dispatch
Current Biology, Vol. 14, R505–R507, July 13, 2004, ©2004 Elsevier Ltd. All rights reserved. DOI 10.1016/j.cub.2004.06.038
Biology Department, Santa Clara University, Santa Clara,
California 95053, USA. E-mail: cstephens@scu.edu
A genetic regulatory circuit recently described in the
bacterium Caulobacter crescentus generates
reciprocal oscillations in the abundance of two key
transcription factors to control landmark events in
the cell cycle.
Proliferating cells progress through the cell cycle in
orderly fashion, carefully regulating the production,
activity and placement of proteins involved in critical
processes such as chromosome replication and
segregation, organelle development and cell division.
Decades of work on the eukaryotic cell cycle,
motivated by obvious implications for understanding
both cancer and embryonic development, has yielded
profound insights into its basic regulatory circuitry [1].
Our understanding of the prokaryotic cell cycle has
lagged far behind, but work in model systems such as
the dimorphic bacterium Caulobacter crescentus is
unveiling at least some of the regulatory strategies
employed by prokaryotes to guide this essential
process. Most recently, Holtzendorff et al. [2] report
that levels of two Caulobacter transcription factors
oscillate in reciprocal fashion over the course of the
cell cycle, comprising a regulatory circuit directing
landmark events of the cell cycle.
Caulobacter are aquatic bacteria that progress
through an invariant series of developmental events
each cell cycle [3] (Figure 1A). The ‘swarmer’ cell, a
motile stage equipped to seek out nutrients, is
analogous to the G1 stage of the eukaryotic cell cycle
in that chromosome replication is blocked (Figure 1A).
The eventual transition into S phase — chromosome
replication — is marked by the swarmer cell shedding
its polar flagellum and replacing it with an adhesive
stalk. As the sessile stalked cell elongates, a new
flagellum is synthesized at the unoccupied cell pole.
This event depends on ongoing DNA replication,
through a poorly understood checkpoint mechanism
[4]. Subsequent cell division also depends on completion of DNA replication and proper segregation of the
daughter chromosomes [4].
Until the work of Holtzendorff et al. [2], the CtrA transcription factor was the only known ‘master regulator’
of the Caulobacter cell cycle. CtrA controls initiation of
DNA replication through binding to the origin [5], and
directly controls the expression of at least 95 cell-cycleregulated genes involved in diverse processes, including cell division, flagellar motility, adhesion and DNA
methylation [6]. CtrA is subject to multiple forms of regulation. Expression of ctrA is cell-cycle regulated, and
the activity of CtrA depends on its phosphorylation by
cell-cycle-regulated kinases [7]. CtrA activity is also
restricted by temporally and spatially controlled
proteolysis [7,8].
CtrA-dependent genes represent only a fraction of
the roughly 500 Caulobacter genes whose expression
varies significantly over the course of the cell cycle [9],
suggesting that other major cell-cycle regulators could
be operative. Presuming that such regulators should be
essential for growth of Caulobacter cells, as is the case
with CtrA, Holtzendorff et al. [2] examined mutant
strains with conditionally lethal phenotypes. One mutation that gave rise to such a phenotype lay in a gene
encoding a 25 kDa protein of unknown function. Intriguingly, levels of this protein — dubbed GcrA, for global
cell-cycle regulator — oscillate out of phase with CtrA
over the course of the cell cycle. CtrA is present in
swarmer cells but removed by proteolysis at the transition to stalked cells, freeing the replication origin to initiate DNA synthesis. Transcription of gcrA rises as the
level of CtrA falls, with GcrA protein level peaking early
in S phase; gcrA transcription then declines later in S
phase, as ctrAexpression is reactivated (Figure 1).
Controlled depletion of GcrA affects the expression
of 125 genes, including ctrA. (Surprisingly, given the
extent to which GcrA levels fluctuate through the cell
cycle, less than half of these genes also exhibit cellcycle-dependent expression patterns.) Many of the
GcrA-responsive genes are involved in DNA metabolism, as might be expected given the association of
GcrA with S phase. GcrA appears to repress expression
of critical replication initiation factors — DnaA, DNA
helicase (dnaB), and primase (dnaG) — but activates
several other genes involved in DNA metabolism:
gyrase subunit A (gyrA), topoisomerase IV (parE), DNA
polymerase III subunits (dnaC and dnaQ), the HU DNA
packaging protein, and the damage response genes
lexAand dinP. Thus, although the ‘GcrA regulon’ is not
a comprehensive set of replication factors (and includes
many genes not obviously involved in DNA metabolism), it seems to be oriented toward supporting replication progression and chromosome partitioning.
The reciprocal oscillation of CtrA and GcrA protein
levels suggests a potential regulatory circuit. Indeed,
GcrA turns out to be necessary for the activation of one
(P1) of two promoters that drive expression of ctrA
(Figure 1B). The P1 promoter is responsible for initial
expression of CtrA during S phase, priming the stronger,
CtrA-dependent P2 promoter to be activated in a positive feedback loop [10]. How GcrA affects transcription
is not clear. Holtzendorff et al. [2] show through in vivo
cross-linking and chromatin immunoprecipitation that
GcrA is associated with the promoter regions of several
target genes, including ctrA, though the GcrA sequence
contains no recognizable DNA-binding motifs.
The activity of the ctrA P1 promoter is affected by
DNA methylation, and the timing of activation in vivo
correlates well with the time at which the replication fork
would pass through the ctrA locus to generate
Dispatch
Current Biology, Vol. 14, R505–R507, July 13, 2004, ©2004 Elsevier Ltd. All rights reserved. DOI 10.1016/j.cub.2004.06.038
Biology Department, Santa Clara University, Santa Clara,
California 95053, USA. E-mail: cstephens@scu.edu
การแปล กรุณารอสักครู่..
เครกสตีเฟ่น
พันธุกรรมหรือวงจรอธิบายเมื่อเร็ว ๆ นี้ ใน caulobacter crescentus สร้าง
แบคทีเรียต่างซึ่งกันและกันในความอุดมสมบูรณ์ของทั้งสองปัจจัยการถอดรหัสคีย์เพื่อควบคุมเหตุการณ์ในสถานที่
วัฏจักรของเซลล์ เซลล์ proliferating ความคืบหน้าผ่านวงจรเซลล์ใน
มีระเบียบ รอบคอบควบคุมการผลิต
กิจกรรมและตำแหน่งของโปรตีนที่เกี่ยวข้องใน วิกฤต
กระบวนการเช่นการแยกโครโมโซมและ
กองพัฒนาเซลล์และออร์แกเนลล์ .
ทศวรรษของการทำงานในรอบเซลล์ eukaryotic
motivated โดยนัย , ชัดเจนสำหรับความเข้าใจ
ทั้งมะเร็ง และการพัฒนาของตัวอ่อน ได้หาข้อมูลเชิงลึกลึกลงจร
กฎระเบียบพื้นฐาน [ 1 ] .
เราเข้าใจวัฏจักรของเซลล์โพรคาริโอติกได้
ที่ล้าหลัง ทิ้งไว้ข้างหลังแต่ทำงานในรูปแบบระบบ เช่น แบคทีเรีย caulobacter
เปิดไดมอร์ฟิค crescentus เป็นอย่างน้อยบางส่วนของกลยุทธ์ที่ใช้โดยโปรคาริโอทส์คู่มือกฎระเบียบ
กระบวนการที่สำคัญนี้ มากที่สุดเมื่อเร็วๆนี้ holtzendorff et al . [ 2 ] รายงาน
ที่ระดับสอง caulobacter ถอดความปัจจัย
แกว่งไปมาในแฟชั่นซึ่งกันและกันมากกว่าหลักสูตรของ
วัฏจักรเซลล์อันประกอบด้วยวงจรกำกับกฎระเบียบ
เหตุการณ์สถานที่สำคัญของวัฏจักรเซลล์ .
caulobacter เป็นแบคทีเรียสัตว์น้ำที่ความคืบหน้า
ผ่านชุดค่าคงที่ของกิจกรรมพัฒนาการ
แต่ละเซลล์วงจร [ 3 ] ( รูปที่ 1A ) ' ' swarmer เซลล์ ,
เวทีเคลื่อนที่ พร้อมที่จะแสวงหาออกรัง ,
คล้ายคลึงกับระยะ G1 ของวัฏจักรเซลล์ eukaryotic
ในโครโมโซมซ้ำจะถูกบล็อค ( รูปที่ 1A ) .
ในที่สุดการเปลี่ยนแปลงเข้าสู่ระยะของโครโมโซม
ซ้ำ - เครื่องหมาย โดย swarmer ของเซลล์ shedding
ของขั้วโลกแฟลเจลลัมและแทนที่ด้วยกาว
ก้าน ตามเกาะติดติดตามเซลล์ elongates มีแฟลกเจลลัมใหม่
สังเคราะห์ที่เสาเซลล์ว่าง .
เหตุการณ์นี้ขึ้นอยู่กับการถ่ายแบบดีเอ็นเออย่างต่อเนื่องผ่านด่านกลไกไม่ค่อยเข้าใจ
[ 4 ]การแบ่งเซลล์ที่ตามมายังขึ้นอยู่กับความสมบูรณ์ของดีเอ็นเอและการแยกที่เหมาะสมของลูกสาว
) [ 4 ]
จนกว่างานของ holtzendorff et al . [ 2 ] , Ctra ถอดความปัจจัยเดียวที่ทราบว่าอาจารย์ผู้ควบคุม '
ของ caulobacter เซลล์รอบ หน้าที่การควบคุมการ
หางกระเบนผ่านผูกกับประเทศ [ 5 ] ,
การควบคุมการแสดงออกของยีนโดยตรงอย่างน้อย 95 เซลล์ cycleregulated ยีนที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการที่หลากหลาย รวมทั้งกองเซลล์ flagellar การเคลื่อนที่ , การยึดเกาะและ DNA methylation
[ 6 ] หน้าที่อาจมีหลายรูปแบบของระเบียบ การแสดงออกของหน้าที่เป็นวัฏจักรของเซลล์การควบคุมและ
กิจกรรมหน้าที่ขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาฟอสโฟรีเลชันโดย
วัฏจักรของเซลล์การควบคุมยา [ 7 ] กิจกรรมหน้าที่ยัง
พันธุกรรมหรือวงจรอธิบายเมื่อเร็ว ๆ นี้ ใน caulobacter crescentus สร้าง
แบคทีเรียต่างซึ่งกันและกันในความอุดมสมบูรณ์ของทั้งสองปัจจัยการถอดรหัสคีย์เพื่อควบคุมเหตุการณ์ในสถานที่
วัฏจักรของเซลล์ เซลล์ proliferating ความคืบหน้าผ่านวงจรเซลล์ใน
มีระเบียบ รอบคอบควบคุมการผลิต
กิจกรรมและตำแหน่งของโปรตีนที่เกี่ยวข้องใน วิกฤต
กระบวนการเช่นการแยกโครโมโซมและ
กองพัฒนาเซลล์และออร์แกเนลล์ .
ทศวรรษของการทำงานในรอบเซลล์ eukaryotic
motivated โดยนัย , ชัดเจนสำหรับความเข้าใจ
ทั้งมะเร็ง และการพัฒนาของตัวอ่อน ได้หาข้อมูลเชิงลึกลึกลงจร
กฎระเบียบพื้นฐาน [ 1 ] .
เราเข้าใจวัฏจักรของเซลล์โพรคาริโอติกได้
ที่ล้าหลัง ทิ้งไว้ข้างหลังแต่ทำงานในรูปแบบระบบ เช่น แบคทีเรีย caulobacter
เปิดไดมอร์ฟิค crescentus เป็นอย่างน้อยบางส่วนของกลยุทธ์ที่ใช้โดยโปรคาริโอทส์คู่มือกฎระเบียบ
กระบวนการที่สำคัญนี้ มากที่สุดเมื่อเร็วๆนี้ holtzendorff et al . [ 2 ] รายงาน
ที่ระดับสอง caulobacter ถอดความปัจจัย
แกว่งไปมาในแฟชั่นซึ่งกันและกันมากกว่าหลักสูตรของ
วัฏจักรเซลล์อันประกอบด้วยวงจรกำกับกฎระเบียบ
เหตุการณ์สถานที่สำคัญของวัฏจักรเซลล์ .
caulobacter เป็นแบคทีเรียสัตว์น้ำที่ความคืบหน้า
ผ่านชุดค่าคงที่ของกิจกรรมพัฒนาการ
แต่ละเซลล์วงจร [ 3 ] ( รูปที่ 1A ) ' ' swarmer เซลล์ ,
เวทีเคลื่อนที่ พร้อมที่จะแสวงหาออกรัง ,
คล้ายคลึงกับระยะ G1 ของวัฏจักรเซลล์ eukaryotic
ในโครโมโซมซ้ำจะถูกบล็อค ( รูปที่ 1A ) .
ในที่สุดการเปลี่ยนแปลงเข้าสู่ระยะของโครโมโซม
ซ้ำ - เครื่องหมาย โดย swarmer ของเซลล์ shedding
ของขั้วโลกแฟลเจลลัมและแทนที่ด้วยกาว
ก้าน ตามเกาะติดติดตามเซลล์ elongates มีแฟลกเจลลัมใหม่
สังเคราะห์ที่เสาเซลล์ว่าง .
เหตุการณ์นี้ขึ้นอยู่กับการถ่ายแบบดีเอ็นเออย่างต่อเนื่องผ่านด่านกลไกไม่ค่อยเข้าใจ
[ 4 ]การแบ่งเซลล์ที่ตามมายังขึ้นอยู่กับความสมบูรณ์ของดีเอ็นเอและการแยกที่เหมาะสมของลูกสาว
) [ 4 ]
จนกว่างานของ holtzendorff et al . [ 2 ] , Ctra ถอดความปัจจัยเดียวที่ทราบว่าอาจารย์ผู้ควบคุม '
ของ caulobacter เซลล์รอบ หน้าที่การควบคุมการ
หางกระเบนผ่านผูกกับประเทศ [ 5 ] ,
การควบคุมการแสดงออกของยีนโดยตรงอย่างน้อย 95 เซลล์ cycleregulated ยีนที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการที่หลากหลาย รวมทั้งกองเซลล์ flagellar การเคลื่อนที่ , การยึดเกาะและ DNA methylation
[ 6 ] หน้าที่อาจมีหลายรูปแบบของระเบียบ การแสดงออกของหน้าที่เป็นวัฏจักรของเซลล์การควบคุมและ
กิจกรรมหน้าที่ขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาฟอสโฟรีเลชันโดย
วัฏจักรของเซลล์การควบคุมยา [ 7 ] กิจกรรมหน้าที่ยัง
การแปล กรุณารอสักครู่..
ภาษาอื่น ๆ
การสนับสนุนเครื่องมือแปลภาษา: กรีก, กันนาดา, กาลิเชียน, คลิงออน, คอร์สิกา, คาซัค, คาตาลัน, คินยารวันดา, คีร์กิซ, คุชราต, จอร์เจีย, จีน, จีนดั้งเดิม, ชวา, ชิเชวา, ซามัว, ซีบัวโน, ซุนดา, ซูลู, ญี่ปุ่น, ดัตช์, ตรวจหาภาษา, ตุรกี, ทมิฬ, ทาจิก, ทาทาร์, นอร์เวย์, บอสเนีย, บัลแกเรีย, บาสก์, ปัญจาป, ฝรั่งเศส, พาชตู, ฟริเชียน, ฟินแลนด์, ฟิลิปปินส์, ภาษาอินโดนีเซี, มองโกเลีย, มัลทีส, มาซีโดเนีย, มาราฐี, มาลากาซี, มาลายาลัม, มาเลย์, ม้ง, ยิดดิช, ยูเครน, รัสเซีย, ละติน, ลักเซมเบิร์ก, ลัตเวีย, ลาว, ลิทัวเนีย, สวาฮิลี, สวีเดน, สิงหล, สินธี, สเปน, สโลวัก, สโลวีเนีย, อังกฤษ, อัมฮาริก, อาร์เซอร์ไบจัน, อาร์เมเนีย, อาหรับ, อิกโบ, อิตาลี, อุยกูร์, อุสเบกิสถาน, อูรดู, ฮังการี, ฮัวซา, ฮาวาย, ฮินดี, ฮีบรู, เกลิกสกอต, เกาหลี, เขมร, เคิร์ด, เช็ก, เซอร์เบียน, เซโซโท, เดนมาร์ก, เตลูกู, เติร์กเมน, เนปาล, เบงกอล, เบลารุส, เปอร์เซีย, เมารี, เมียนมา (พม่า), เยอรมัน, เวลส์, เวียดนาม, เอสเปอแรนโต, เอสโทเนีย, เฮติครีโอล, แอฟริกา, แอลเบเนีย, โคซา, โครเอเชีย, โชนา, โซมาลี, โปรตุเกส, โปแลนด์, โยรูบา, โรมาเนีย, โอเดีย (โอริยา), ไทย, ไอซ์แลนด์, ไอร์แลนด์, การแปลภาษา.
- สถาพอากาศ
- ในเวลาที่แันทุกข์ใจหรือมีปัญหา ฉันมักจะโ
- How many definitions of the words “psych
- At that time, I going back to the room
- ประชาชนส่วนใหญ่ของไทยนับถือศาสนาเดียวกัน
- Kluay
- ฉันจะทำให้พ่อภูมิใจในตัวฉัน
- ฉันไม่เสียใจเลยa new communication parad
- legal holiday
- ปัญหา
- How many days you can
- ฉันจะสร้างขึ้นมาให้คุณ1หลังแบบนี้ดีไม๊
- I have never been with a Thai girl as yo
- Nowadays, English is very important beca
- I not done brakfast yet
- 最近好
- bottlenecks also occur naturally when a
- This work was supported by the French Mi
- ว่าง
- 10 ข้อ
- ซอสมะเขือเทศ
- ฉันไม่ค่อยชอบเข้าสังคม
- ไม่ได้มาตรฐาน
- ฉันมั่นใจว่าคุณต้องตกหลุมรักกับมัน
