Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Cgl1281-encoding putative transporter thuộc họ cation diffusion facilitator đóng vai trò trong khả năng chịu kiềm của Corynebacterium glutamicum
Tóm tắt
Các đột biến của Corynebacterium glutamicum không có khả năng phát triển trong điều kiện pH kiềm nhẹ đã được phân lập thông qua quá trình đột biến. Chủng AL-43, thể hiện độ nhạy cảm cao nhất với pH kiềm trong số các đột biến, đã được chọn và sử dụng để cắt ghép một đoạn DNA có khả năng bổ sung cho kiểu hình. Giải trình tự và cắt ghép của đoạn DNA EcoRI dài 4.0-kb đã chỉ ra rằng gen Cgl1281 có trách nhiệm với sự bổ sung này. Chuỗi axit amin suy diễn của Cgl1281 cho thấy có sự tương đồng đáng kể với CzcD, một antiporter Me2+/H+(K+) từ Bacillus subtilis và cũng sở hữu các đặc điểm của họ chất khuếch tán cation (CDF): sự hiện diện của 6 đoạn màng xuyên màng dự đoán và một chuỗi đặc trưng, chỉ ra rằng sản phẩm của gen là một thành viên của họ CDF. Sự phá hủy nhiễm sắc thể của Cgl1281 làm cho các tế bào C. glutamicum nhạy cảm với pH kiềm cũng như cobalt, trong khi việc biểu hiện gen từ plasmid đã phục hồi khả năng chịu kiềm về mức độ hoang dã và cũng dẫn đến việc tăng cường khả năng kháng cobalt. Những kết quả này đã chứng minh rằng chất vận chuyển dự đoán thuộc họ CDF làm trung gian kháng cobalt và cũng đóng vai trò sinh lý trong khả năng chịu pH kiềm ở C. glutamicum.
Từ khóa
#Corynebacterium glutamicum #Cgl1281 #khả năng chịu kiềm #chất khuếch tán cation #CDF #kháng cobaltTài liệu tham khảo
Barriuso-Iglesias M, Barreiro C, Flechoso F, Martín JF (2006) Transcriptional analysis of the F0F1 ATPase operon of Corynebacterium glutamicum ATCC 13032 reveals strong induction by alkaline pH. Microbiology 152:11–21
Chang AB, Lin R, Studley WK, Tran CV, Saier MH (2004) Phylogeny as a guide to structure and function of membrane transport proteins. Mol Membr Biol 21:171–181
Cheng J, Guffanti AA, Krulwich TA (1994) The chromosomal tetracycline resistance locus of Bacillus subtilis encodes a Na+/H+ antiporter that is physiologically important at elevated pH. J Biol Chem 269:27365–27371
Cheng J, Guffanti AA, Wang W, Krulwich TA, Bechhofer DH (1996) Chromosomal tetA(L) gene of Bacillus subtilis: regulation of expression and physiology of a tetA(L) deletion strain. J Bacteriol 178:2853–2860
Goldberg EB, Arbel T, Chen J, Karpel R, Mackie GA, Schuldiner S, Padan E (1987) Characterization of a Na+/H+ antiporter gene of Escherichia coli. Proc Natl Acad Sci USA 84:2615–2619
Guffanti AA, Wei Y, Rood SV, Krulwich TA (2002) An antiport mechanism for a member of the cation diffusion facilitator family: divalent cations efflux in exchange for K+ and H+. Mol Microbiol 45:145–153
Hiramatsu T, Kodama K, Kuroda T, Mizushima T, Tsuchiya T (1998) A putative multisubunit Na+/H+ antiporter from Staphylococcus aureus. J Bacteriol 180:6642–6648
Ikeda M, Nakagawa S (2003) The Corynebacterium glutamicum genome: features and impacts on biotechnological processes. Appl Microbiol Biotechnol 62:99–109
Karpel R, Olami Y, Taglicht D, Schuldiner S, Padan E (1988) Sequencing of the gene ant which affects the Na+/H+ antiporter activity in Escherichia coli. J Biol Chem 263:10408–10414
Katsumata R, Ozaki A, Oka T, Furuya A (1984) Protoplast transformation of glutamate-producing bacteria with plasmid DNA. J Bacteriol 159:306–311
Kinoshita S (1999) Taxonomic position of glutamic acid producing bacteria. In: Flickinger MC, Drew SW (eds) Encyclopedia of bioprocess technology: fermentation, biocatalysis, and bioseparation. Wiley, New York, pp 1330–1336
Kinoshita S, Nakayama K (1978) Amino acids. In: Rose AH (ed) Primary products of metabolism. Academic Press, London, pp 209–261
Kosono S, Haga K, Tomizawa R, Kajiyama Y, Hatano K, Takeda S, Wakai Y, Hino M, Kudo T (2005) Characterization of a multigene-encoded sodium/hydrogen antiporter (Sha) from Pseudomonas aeruginosa: its involvement in pathogenesis. J Bacteriol 187:5242–5248
Kurz M, Brünig ANS, Galinski EA (2006) NhaD type sodium/proton-antiporter of Halomonas elongata: a salt stress response mechanism in marine habitats? Saline Syst 2:1–12
Kyte J, Doolittle RF (1982) A simple method for displaying the hydropathic character of a protein. J Mol Biol 157:105–132
Lewinson O, Padan E, Bibi E (2004) Alkalitolerance: a biological function for a multidrug transporter in pH homeostasis. Proc Natl Acad Sci USA 101:14073–14078
Liew CW, Illias RM, Mahadi NM, Najimudin N (2007) Expression of the Na+/H+ antiporter gene (g1-nhaC) of alkaliphilic Bacillus sp. G1 in Escherichia coli. FEMS Microbiol Lett 276:114–122
Mitsuhashi S, Ohnishi J, Hayashi M, Ikeda M (2004) A gene homologous to beta-type carbonic anhydrase is essential for the growth of Corynebacterium glutamicum under atmospheric conditions. Appl Microbiol Biotechnol 63:592–601
Ohnishi J, Mitsuhashi S, Hayashi M, Ando S, Yokoi H, Ochiai K, Ikeda M (2002) A novel methodology employing Corynebacterium glutamicum genome information to generate a new L-lysine-producing mutant. Appl Microbiol Biotechnol 58:217–223
Padan E, Maisler N, Taglicht D, Karpel R, Schuldiner S (1989) Deletion of ant in Escherichia coli reveals its function in adaptation to high salinity and an alternative Na+/H+ antiporter system(s). J Biol Chem 264:20297–20302
Padan E, Venturi M, Gerchman Y, Dover N (2001) Na+/H+ antiporters. Biochim Biophys Acta 1505:144–157
Padan E, Bibi E, Ito M, Krulwich TA (2005) Alkaline pH homeostasis in bacteria: New insights. Biochim Biophys Acta 1717:67–88
Paulsen IT, Saier MH Jr (1997) A novel family of ubiquitous heavy metal ion transport proteins. J Membr Biol 156:99–103
Saito H, Miura K (1963) Preparation of transforming deoxyribonucleic acid by phenol treatment. Biochim Biophys Acta 72:619–629
Sambrook J, Russell DW (2001) Molecular cloning: a laboratory manual, 3rd edn. Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor
Takeno S, Ohnishi J, Komatsu T, Masaki T, Sen K, Ikeda M (2006) Anaerobic growth and potential for amino acid production by nitrate respiration in Corynebacterium glutamicum. Appl Microbiol Biotechnol 75:1173–1182
van der Rest ME, Lange C, Molenaar D (1999) A heat shock following electroporation of Corynebacterium glutamicum with xenogeneic plasmid DNA. Appl Microbiol Biotech 52:541–545
Wei Y, Deikus G, Powers B, Shelden V, Rood SV, Krulwich TA, Bechhofer DH (2006) Adaptive gene expression in Bacillus subtilis strains deleted for tetL. J Bacteriol 188:7090–7100
Winnen B, Felce J, Saier MH Jr (2005) Genomic analyses of transporter proteins in Corynebacterium glutamicum and Corynebacterium efficiens. In: Eggeling L, Bott M (eds) Handbook of Corynebacterium glutamicum. CRC Press LLC, Boca Raton, pp 149–186
Yang LF, Jiang JQ, Zhao BS, Zhang B, Feng DQ, Lu WD, Wang L, Yang SS (2005) A Na+/H+ antiporter gene of the moderately halophilic bacterium Halobacillus dabanensis D-8T: cloning and molecular characterization. FEMS Microbiol Lett 255:89–95