The region between the -10 region and transcription start site of E. coil promoters is known as the discriminator that is responsible for transcription regulation of the stringently controlled promoters. However, the precise role of the region in transcription remains undefined. In this thesis, first, effects of sequence variations of the discriminator region of the rnpB P-l promoter on the transcription initiation rates, the stability of initiation complexes, and the responses by ppGpp were examined, in order to see how the discriminator region was involved in transcription. Each sequence in the discriminator region conferred a different weight to these parameters. These results were compared with the stringent responses of the altered promoters. The variation of stringent response by the sequence alteration in the discriminator region could not be simply explained by the change of either the complex stability or the ppGpp-sensitivity alone. Then, the effect of ppGpp on stability of the initiation complexes was examined, and found that ppGpp destabilized the initiation complexes differently according to the sequence of the discriminator region of promoters. The results suggest that the decrease of the stability of open complexes of stringently-controlled promoters by ppGpp is responsible for generating stringent signals.
In this thesis, the important of the sequence in the -35 region as a contributor the stringent signal was assessed by using the mpB promoter as a model promoter. The sequence variation in the -35 region changed the stringent signal. Some variations conferred more-stringent signals on the promoter, while others conferred less-stringent signals. The change to TTGACA that perfectly matches the consensus -35 region caused the most-prominent relieving effect on transcription repression under stringent conditions. However, the spacing between the -35 and -10 regions is also significant because the relieving effect of the TTGACA was offset by the change of the spacing from 17-bp to 16-bp. The nucleotide just upstream of the -35 region contributes toward generating stringent signals, as well. The involvement of various promoter elements in generating stringent signals suggest that the strength of stringent signals is determined by the whole promoter sequence through global interactions between RNA polymerise and the promoter, rather than by an individual promoter element.
대장균 촉진유전자의 -10 영역과 전사 개시점 사이의 영역은 긴축조절 되어지는 촉진유전자들의 전사 조절에 관여하는 구별유전자영역으로 알려져 있다. 그러나, 그 영역의 전사에서의 정확한 기능은 아직 밝혀지지 않았다. 먼저, 구별유전자영역이 전사에 어떻게 관여하는지를 밝히기 위해 rnpB P-1 촉진유전자의 구별유전자 영역에서의 염기서열변화가 전사개시속도, 개시복합체의 안정성, 그리고 ppGpp에 대한 반응성 등에 미치는 영향을 조사하였다. 구별유전자 영역의 각각의 염기서열이 위의 여러 변수들에 각각 다른 무게를 부여하였다. 이러한 결과들을 돌연변이된 촉진 유전자들의 긴축조절정도와 비교하였다. 구별유전자 영역의 염기서열 번화로 인한 긴축조절정도의 변화를 단순히 복합체의 안정성이나 ppGpp에 대한 민감성 하나만으로는 설명할 수 없었다. 그래서, 개시복합체에 미치는 ppGpp의 영향을 조사하였고, ppGpp가 개시복합체의 안정성을 구별유전자 영역의 염기서열에 따라 다른 정도로 감소시켰다. 이러한 결과들은 긴축조절 되어지는 촉진유전자들의 열린 복합체들의 ppGpp에 의한 안정성감소가 긴축조절 신호의 생성원인이 될 수 있다는 것을 제안한다.
모델 촉진유전자로 rnpB 촉진유전자를 사용하여 긴축조절 신호의 한 조력자로써 -35 영역의 염기서열의 중요성을 조사하였다. -35 영역의 염기서열 변화는 긴축조절신호를 변화시켰다. 몇몇의 염기서열변화는 촉진유전자가 긴축조절을 더 받게 만든 반면, 또 다른 염기서열변화는 긴축조절을 덜 받게 만들었다. -35 영역의 공통된 염기서열과 완벽하게 일치하는 TTGACA로의 염기서열변화는 긴축조절조건 하에서의 전사억제를 가장 많이 구제하는 효과를 보였다. 그러나, 이러한 TTGACA 염기서열의 전사억제 구제 효과는 -35영역과 -10영역사이의 거리가 17 염기쌍에서 16 염기쌍으로 감소하였을 때 없어졌다. 그러므로, 두 영역사이의 거리도 긴축조절에 있어 중요한 요소이다. 뿐만 아니라, -35 영역 바로 앞에 있는 누클레오타이드도 긴축조절을 유발하는데 기여한다. 긴축조절을 유발하는데 있어서 이러한 다양한 촉진유전자의 요소들의 참여는 긴축조절의 세기가 촉진유전자 각각의 요소들에 의해서라기보다 RNA 중합효소와 촉진유전자사이의 전체적인 상호작용을 통한 촉진유전자 전체 염기서열에 의해 결정된다는 것을 제안한다.
