Increasing evidence has demonstrated that regulatory RNA elements such as riboswitches (RS) play a pivotal role in the fine-tuning of bacterial gene expression. In this study, we investigated and characterized a novel transcriptional thiamine pyrophosphate (TPP) RS in the obligate human pathogen N. meningitidis MC58 (serogroup B). This RS is located in the 5´ untranslated region upstream of thiC gene, encoding a protein involved in TPP biosynthesis, an essential cofactor for all living beings. Primer extension revealed the transcriptional start site of thiC. Northern blot analysis of thiC mRNA and reporter gene studies confirmed the presence of an active TPP-sensing RS. Expression patterns of the wild-type RS and site-specific mutants showed that it is an OFF switch that controls transcription elongation of thiC mRNA. Interestingly, the regulatory mechanism of the meningococcal thiC RS resembles the Gram-positive Bacillus subtilis thiC RS rather than the Gram-negative Escherichia coli thiC RS. Therefore, the meningococcal thiC RS represents a rare example of transcriptional RS in a Gram-negative bacterium. We further observed that the RS is actively involved in modulating gene expression in response to different growth media and to supplemented bacterial and eukaryotic cell lysates as possible sources of nutrients in the nasopharynx. Our results suggest that RS-mediated gene regulation could influence meningococcal fitness, through the fine-tuning of biosynthesis and scavenging of nutrients and cofactors, such as thiamine.

中文翻译：

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人类病原体脑膜炎奈瑟氏球菌中转录TPP核糖开关的表征。

越来越多的证据表明，调节性RNA元件（如核糖开关（RS））在细菌基因表达的微调中起关键作用。在这项研究中，我们调查和表征了专职的人类病原体脑膜炎奈瑟氏球菌MC58（血清群B）中的新型转录硫胺素焦磷酸（TPP）RS。该RS位于thiC基因上游的5'非翻译区，编码参与TPP生物合成的蛋白质，TPP是所有生物的必需辅助因子。引物延伸揭示了thiC的转录起始位点。thiC mRNA的Northern印迹分析和报告基因研究证实了TPP敏感RS的存在。野生型RS和位点特异性突变体的表达模式表明它是一个OFF开关，控制thiC mRNA的转录延伸。有趣的是 脑膜炎球菌thiC RS的调节机制类似于革兰氏阳性枯草芽孢杆菌thiC RS，而不是革兰氏阴性大肠杆菌thiC RS。因此，脑膜炎球菌thiC RS代表了革兰氏阴性细菌中转录RS的罕见例子。我们进一步观察到，RS积极参与调节基因表达，以响应不同的生长培养基以及补充的细菌和真核细胞裂解液，作为鼻咽中营养的可能来源。我们的结果表明，RS介导的基因调控可通过微调生物合成以及清除营养素和辅助因子（如硫胺素）来影响脑膜炎球菌的适应性。因此，脑膜炎球菌thiC RS代表了革兰氏阴性细菌中转录RS的罕见例子。我们进一步观察到，RS积极参与调节基因表达，以响应不同的生长培养基以及补充的细菌和真核细胞裂解液，作为鼻咽中营养的可能来源。我们的结果表明，RS介导的基因调控可通过微调生物合成以及清除营养素和辅助因子（如硫胺素）来影响脑膜炎球菌的适应性。因此，脑膜炎球菌thiC RS代表了革兰氏阴性细菌中转录RS的罕见例子。我们进一步观察到，RS积极参与调节基因表达，以响应不同的生长培养基以及补充的细菌和真核细胞裂解液，作为鼻咽中营养的可能来源。我们的结果表明，RS介导的基因调控可通过微调生物合成以及清除营养素和辅助因子（如硫胺素）来影响脑膜炎球菌的适应性。我们进一步观察到，RS积极参与调节基因表达，以响应不同的生长培养基以及补充的细菌和真核细胞裂解液，作为鼻咽中营养的可能来源。我们的结果表明，RS介导的基因调控可通过微调生物合成以及清除营养素和辅助因子（如硫胺素）来影响脑膜炎球菌的适应性。我们进一步观察到，RS积极参与调节基因表达，以响应不同的生长培养基以及补充的细菌和真核细胞裂解液，作为鼻咽中营养的可能来源。我们的结果表明，RS介导的基因调控可通过微调生物合成以及清除营养素和辅助因子（如硫胺素）来影响脑膜炎球菌的适应性。