Một vector tự sát mới và ứng dụng của nó trong việc xây dựng các đột biến chèn: sự điều hòa thẩm thấu của các protein màng ngoài và các yếu tố gây virulence ở Vibrio cholerae yêu cầu toxR
Tóm tắt
Gen toxR của Vibrio cholerae mã hóa một protein liên màng, có khả năng liên kết DNA, kích hoạt phiên mã của operon độc tố tả và một gen (tcpA) cho đơn vị chính của yếu tố thuộc địa pilus. Chúng tôi đã xây dựng các đột biến chèn có định hướng trong gen toxR bằng một phương pháp mới sử dụng sự tích hợp nhiễm sắc thể của một plasmid tự sát có thể di chuyển, chứa một phần của trình tự mã hóa toxR. Các đột biến chứa các alen toxR mới này có biểu hình protein màng ngoài bị thay đổi, gợi ý rằng hai protein màng ngoài chính (OmpT và OmpU) có thể được điều khiển bởi toxR. Các nghiên cứu sinh lý cho thấy việc thay đổi nồng độ các axit amin asparagine, arginine, glutamate và serine dẫn đến những thay đổi phối hợp trong việc biểu hiện độc tố tả, TcpA, OmpT và OmpU. Sự thay đổi trong thẩm thấu của môi trường dựa trên tryptone cũng gây ra những thay đổi phối hợp trong việc biểu hiện của các protein này. Các tín hiệu môi trường khác (nhiệt độ và pH) có ảnh hưởng rõ rệt hơn đến việc biểu hiện của độc tố tả và TcpA so với các protein màng ngoài. Những kết quả này gợi ý rằng một số tín hiệu môi trường nhất định (tức là thẩm thấu và sự hiện diện của axit amin) được gắn chặt với việc biểu hiện của các protein được điều chỉnh bởi toxR và do đó có thể là các tín hiệu mà Protein ToxR cảm nhận trực tiếp.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Betley , M. J. , V. I. Miller , and J. J. Mekalanos . 1986 . Genetics of bacterial enterotoxins. Annu . Rev. Microbiol. 40 : 577 - 605 .
Calderwood , S. B. , and J. J. Mekalanos . 1987 . Iron regulation of Shiga-like toxin expression in Escherichia coli is mediated by the fur locus . J. Bacteriol. 169 : 4759 - 4764 .
Callahan , L. T. , and S. H. Richardson . 1973 . Biochemistry of Vibrio cholerae virulence. III. Nutritional requirements for toxin production and the effects of pH on toxin elaboration in chemically defined media . Infect. Immun. 7 : 567 - 574 .
Hall , M. N. , and T. J. Silhavy . 1981 . Genetic analysis of the major outer membrane proteins of Escherichia coli. Annu . Rev. Genet. 15 : 91 - 142 .
Hall , M. N. , and T. J. Silhavy . 1981 . Genetic analysis of the ompB locus in Escherichia coli . J. Mol. Biol. 151 : 1 - 15 .
Holmes , R. K. , W. B. Baine , and M. L. Vasil . 1978 . Quantitative measurements of cholera enterotoxin in cultures of toxinogenic wild-type and nontoxinogenic mutant strains of Vibrio cholerae by using a sensitive and specific reversed passive hemagglutination assay for cholera enterotoxin . Infect. Immun. 19 : 101 - 106 .
Holmgren , J. 1973 . Comparison of the tissue receptors for Vibrio cholerae and Escherichia coli enterotoxins by means of gangliosides and natural toxoid . Infect. Immun. 8 : 851 - 853 .
Huq , A. , P. A. West , E. B. Small , M. I. Huq , and R. R. Colwell . 1984 . Influence of water temperature, salinity, and pH on the survival and growth of toxigenic Vibrio cholerae serovar 01 associated with live copepods in laboratory microcosms . Appl. Environ. Microbiol. 48 : 420424 .
Kelly , J. T. , and C. D. Parker . 1981 . Identification and preliminary characterization of Vibrio cholerae outer membrane proteins . J. Bacteriol. 145 : 1018 - 1024 .
Kolter , R. , M. Inuzuka , and D. R. Helinski . 1978 . Transcomplementation-dependent replication of a low molecular weight origin fragment from plasmid RK6 . Cell 15 : 1199 - 1208 .
Laimins , L. A. , D. B. Rhoads , and W. Epstein . 1981 . Osmotic control of kdp operon expression in Escherichia coli . Proc. Natl. Acad. Sci. USA 78 : 464 - 468 .
LeRudulier , D. , R. A. Strom , A. M. Dandekar , L. T. Smith , and R. C. Velentine . 1984 . Molecular biology of osmoregulation . Science 224 : 1064 - 1068 .
Maniatis T. E. F. Fritsch and J. Sambrook. 1982. Molecular cloning: a laboratory manual. Cold Spring Harbor Laboratory Cold Spring Harbor N.Y.
Maurelli , A. T. , B. Blackmon , and R. Curtiss III . 1984 . Temperature-dependent expression of virulence genes in Shigella species . Infect. Immun. 43 : 195 - 201 .
Mekalanos , J. J. 1983 . Duplication and amplification of toxin genes in Vibrio cholerae . Cell 35 : 253 - 263 .
Mekalanos , J. J. , R. J. Collier , and W. R. Romig . 1978 . Affinity filters, a new approach to the isolation of tox mutants of Vibrio cholerae . Proc. Natl. Acad. Sci. USA 75 : 941 - 945 .
Mekalanos , J. J. , S. Moseley , J. R. Murphy , and S. Falkow . 1982 . Isolation of enterotoxin structural gene deletion mutations in Vibrio cholerae induced by two mutagenic vibriophages . Proc. Natl. Acad. Sci. USA 79 : 151 - 155 .
Mekalanos , J. J. , D. J. Swartz , G. D. N. Pearson , N. Harford , F. Groyne , and M. de Wilde . 1983 . Cholera toxin genes: nucleotide sequence, deletion analysis and vaccine development . Nature (London) 306 : 551 - 557 .
Miller J. H. 1972. Experiments in molecular genetics. Cold Spring Harbor Laboratory Cold Spring Harbor N.Y.
Miller , V. L. , and J. J. Mekalanos . 1984 . Synthesis of cholera toxin is positively regulated at the transcriptional level by toxR . Proc. Natl. Acad. Sci. USA 81 : 3471 - 3475 .
Miller , V. L. , and J. J. Mekalanos . 1985 . Genetic analysis of the cholera toxin positive regulatory gene toxR . J. Bacteriol. 163 : 580 - 585 .
Miller , V. L. , R. K. Taylor , and J. J. Mekalanos . 1987 . Cholera toxin transcriptional activator ToxR is a transmembrane DNA binding protein . Cell 48 : 271 - 279 .
Murphy , J. R. , J. Skiver , and G. McBride . 1976 . Isolation and partial characterization of a corynebacteriophage 1 tox operator constitutive-like mutant Iysogen of Corynebacterium diphtheriae . J. Virol. 18 : 235 - 244 .
Sagar , I. K. , C. N. Nagesha , and J. V. Bhat . 1979 . Effect of metal ions on production of vascular permeability factor by 569B strain of Vibrio cholerae Ind . J. Med. Res. 69 : 18 - 25 .
Sagar , I. K. , C. N. Nagesha , and J. V. Bhat . 1981 . The role of trace elements and phosphates in the synthesis of vascularpermeability factor by Vibrio cholerae . J. Med. Microbiol. 14 : 243 - 250 .
Shimamura , T. , S. Watanabe , and S. Sasaki . 1985 . Enhancement of enterotoxin production by carbon dioxide in Vibrio cholerae . Infect. Immun. 49 : 455456 .
Simon , R. , U. Priefer , and A. Piihler . 1983 . A broad host range mobilization system for in vivo genetic engineering: transposon mutagenesis in gram negative bacteria . Bio/Technology 1 : 784 - 791 .
Stachel , S. E. , E. Messens , M. Van Montagu , and P. Zambryski . 1985 . Identification of the signal molecules produced by wounded plant cells that activate T-DNA transfer in Agrobacterium tumefaciens . Nature (London) 318 : 624 - 629 .
Straley , S. C. , and W. S. Bowmer . 1986 . Virulence genes regulated at the transcriptional level by Ca 2+ in Yersinia pestis include structural genes for outer membrane proteins . Infect. Immun. 51 : 445 - 454 .
Tamplin , M. L. , and R. R. Colwell . 1986 . Effects of microcosm salinity and organic substrate concentration on production of Vibrio cholerae enterotoxin . Appl. Environ. Microbiol. 52 : 297 - 301 .
Taylor , R. K. , V. L. Miller , D. B. Furlong , and J. J. Mekalanos . 1987 . Use of pho gene fusions to identify a pilus colonization factor coordinately regulated with cholera toxin . Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84 : 2833 - 2837 .
Thuring , R. W. J. , J. P. M. Sanders , and P. Borst . 1975 . A freeze-squeeze method for recovering long DNA from agarose gels . Anal. Biochem. 66 : 213 - 220 .