ABSTRACT Almost 140 years after the identification of Mycobacterium tuberculosis as the etiological agent of tuberculosis, important aspects of its biology remain poorly described. Little is known about the role of post-transcriptional control of gene expression and RNA biology, including the role of most of the small RNAs (sRNAs) identified to date. We have carried out a detailed investigation of the M. tuberculosis sRNA, F6, and shown it to be dependent on SigF for expression, and significantly induced in starvation conditions in vitro and in a mouse model of infection. Further exploration of F6 using an in vitro starvation model of infection indicates that F6 affects the expression of the essential chaperonins, GroEL2 and GroES. Our results point towards a role for F6 during periods of low metabolic activity typically associated with long-term survival of M. tuberculosis in human granulomas.

T7 development in Escherichia coli requires the inhibition of the housekeeping form of the bacterial RNA polymerase (RNAP), Eσ70, by two T7 proteins: Gp2 and Gp5.7. While the biological role of Gp2 is well understood, that of Gp5.7 remains to be fully deciphered. Here, we present results from functional and structural analyses to reveal that Gp5.7 primarily serves to inhibit EσS, the predominant form of the RNAP in the stationary phase of growth, which accumulates in exponentially growing E. coli as a consequence of buildup of guanosine pentaphosphate ((p)ppGpp) during T7 development. We further demonstrate a requirement of Gp5.7 for T7 development in E. coli cells in the stationary phase of growth. Our finding represents a paradigm for how some lytic phages have evolved distinct mechanisms to inhibit the bacterial transcription machinery to facilitate phage development in bacteria in the exponential and stationary phases of growth.

Abstract CRISPR arrays form the physical memory of CRISPR adaptive immune systems by incorporating foreign DNA as spacers that are often AT-rich and derived from viruses. As promoter elements such as the TATA-box are AT-rich, CRISPR arrays are prone to harbouring cryptic promoters. Sulfolobales harbor extremely long CRISPR arrays spanning several kilobases, a feature that is accompanied by the CRISPR-specific transcription factor Cbp1. Aberrant Cbp1 expression modulates CRISPR array transcription, but the molecular mechanisms underlying this regulation are unknown. Here, we characterise the genome-wide Cbp1 binding at nucleotide resolution and characterise the binding motifs on distinct CRISPR arrays, as well as on unexpected non-canonical binding sites associated with transposasons. Cbp1 recruits Cren7 forming together ‘chimeric’ chromatin-like structures at CRISPR arrays. We dissect Cbp1 function in vitro and in vivo and show that the third HTH domain is responsible for Cren7 recruitment, and that Cbp1-Cren7 chromatinization plays a dual role in the transcription of CRISPR arrays. It suppresses spurious transcription from cryptic promoters within CRISPR arrays but enhances CRISPR RNA transcription directed from their cognate promoters in their leader region. Our results show that Cbp1-Cren7 chromatinization drives the productive expression of long CRISPR arrays.

Abstract Vitamin B 12 (B 12 ), an essential cofactor in all domains of life, is produced de novo by only a small subset of prokaryotes, but B 12 -sensing riboswitches are some of the most widely distributed riboswitches in bacteria. Mycobacterium tuberculosis , the causative agent of the ongoing tuberculosis pandemic, encodes two distinct vitamin B 12 riboswitches. One controls the expression of metE , encoding a B 12 -independent methionine synthase, while the other is located upstream of ppe2, a PE/PPE family gene whose function is still unresolved. Here, we analyse ligand sensing, secondary structure architecture, and gene expression control mechanisms of these two riboswitches. Our results provide the first evidence of direct ligand binding by metE and ppe2 riboswitches and show that the two switches exhibit different preferences for natural isoforms of B 12 , use distinct regulatory and structural elements, and act as translational OFF switches. Based on our results, we propose that the ppe2 switch represents a new Class IIc of B 12 -sensing riboswitches. Moreover, we have identified small translated open reading frames (uORFs) upstream of both metE and ppe2 , which modulate the expression of the respective downstream genes in opposite directions. Translation of the metE riboswitch uORF suppresses MetE expression, while translation of the uORF in the ppe2 switch is essential for PPE2 expression via the synthesis of a uORF-PPE2 fusion protein. In summary, our findings reveal an unexpected diversity and complexity of B 12 -dependent cis -regulation in M. tuberculosis , with potential implications for host-pathogen interactions.

ABSTRACT Antimicrobial resistance in Gram-negative bacteria is one of the greatest threats to global health. New antibacterial strategies are urgently needed, and the development of antibiotic adjuvants that either neutralize resistance proteins or compromise the integrity of the cell envelope is of ever-growing interest. Most available adjuvants are only effective against specific resistance proteins. Here we demonstrate that disruption of cell envelope protein homeostasis simultaneously compromises several classes of resistance determinants. In particular, we find that impairing DsbA-mediated disulfide bond formation incapacitates diverse β-lactamases and destabilizes mobile colistin resistance enzymes. Furthermore, we show that chemical inhibition of DsbA sensitizes multidrug-resistant clinical isolates to existing antibiotics and that the absence of DsbA, in combination with antibiotic treatment, substantially increases the survival of Galleria mellonella larvae infected with multidrug- resistant Pseudomonas aeruginosa . This work lays the foundation for the development of novel antibiotic adjuvants that function as broad-acting resistance breakers. IMPACT STATEMENT Disruption of disulfide bond formation sensitizes resistant Gram- negative bacteria expressing β-lactamases and mobile colistin resistance enzymes to currently available antibiotics.