ABSTRACT RNA turnover is essential in all domains of life. The endonuclease RNase Y ( rny ) is one of the key components involved in RNA metabolism of the model organism Bacillus subtilis . Essentiality of RNase Y has been a matter of discussion, since deletion of the rny gene is possible, but leads to severe phenotypic effects. In this work, we demonstrate that the rny mutant strain rapidly evolves suppressor mutations to at least partially alleviate these defects. All suppressor mutants had acquired a duplication of an about 60 kb long genomic region encompassing genes for all three core subunits of the RNA polymerase – α, β, β′. When the duplication of the RNA polymerase genes was prevented by relocation of the rpoA gene in the B. subtilis genome, all suppressor mutants carried distinct single point mutations in evolutionary conserved regions of genes coding either for the β or β’ subunits of the RNA polymerase that were not tolerated by wild type bacteria. In vitro transcription assays with the mutated polymerase variants showed massive decreases in transcription efficiency. Altogether, our results suggest a tight cooperation between RNase Y and the RNA polymerase to establish an optimal RNA homeostasis in B. subtilis cells.

Abstract Bacillus subtilis develops genetic competence for the uptake of foreign DNA when cells enter the stationary phase and a high cell density is reached. These signals are integrated by the competence transcription factor ComK which is subject to transcriptional, post-transcriptional and post-translational regulation. Many proteins are involved in the development of competence, both to control ComK activity and to mediate DNA uptake. However, the precise function they play in competence development is often unknown. In this study, we have tested whether proteins required for genetic transformation play a role in the activation of ComK or rather downstream of competence gene expression. While these possibilities could be distinguished for most of the tested factors, two proteins (PNPase and the transcription factor YtrA) are required both for full ComK activity and for the downstream processes of DNA uptake and integration. Further analyses of the role of the transcription factor YtrA for the competence development revealed that the constitutive expression of the YtrBCDEF ABC transporter in the ytrA mutant causes the loss of genetic competence. Moreover, constitutive expression of this ABC transporter also interferes with biofilm formation. Since the ytrGABCDEF operon is induced by cell wall-targeting antibiotics, we tested the cell wall properties upon overexpression of the ABC transporter and observed an increased thickness of the cell wall. The composition and properties of the cell wall are important for competence development and biofilm formation, suggesting that the increased cell wall thickness as a result of YtrBCDEF overexpression causes the observed phenotypes.

ABSTRACT Mitochondrial metabolism is entirely dependent on the biosynthesis of the [4Fe-4S] clusters, which are part of the subunits of the respiratory chain. The mitochondrial late ISC pathway mediates the formation of these clusters from simpler [2Fe-2S] molecules and transfers them to client proteins. Here, we characterized the late ISC pathway in one of the simplest mitochondria, mitosomes, of the anaerobic protist Giardia intestinalis that lost the respiratory chain and other hallmarks of mitochondria. Identification of the late ISC interactome revealed unexpected involvement of the aerobic marker protein BolA and specific interaction of IscA with the outer mitosomal membrane. Although we confirmed that the synthesis of the Fe-S cluster remained the only metabolic role of mitosomes, we also showed that mitosomes lack client proteins that require the [4Fe-4S] cluster. Instead, by knocking out the bolA gene from the G. intestinalis genome, we showed that, unlike aerobic mitochondria, the late ISC mitosomal pathway is involved in the assembly of cytosolic [4Fe-4S] clusters. Thus, this work reveals an unexpected link between the formation of mitochondrial and cytosolic [4Fe- 4S] clusters. This may either be a consequence of mitochondrial adaptation to life without oxygen, or it represents a general metabolic coupling that has not been previously observed in the complex mitochondrial metabolism of aerobes.