Генетичний аналіз кластера генів асиміляції сульфату в Streptomyces coelicolor A3(2)
Анотація
Мета. Streptomyces coelicolor A3(2) – найбільш вивчений вид, яки й є фундаментальним для розуміння біології цього роду бактерій. Біосинтез стрептоміцетами спеціалізованих (вторинних) метаболітів викликає особливий інтерес. Активно вивчається також і їхній первинний метаболізм, який є джерелом попередників спеціалізованих метаболітів. Наразі є великі прогалини у розумінні метаболізму сполук сірки в цьому виді. Ми застосували генетичні методи для дослідження функцій низки генів з імовірного генного кластера асиміляції сульфату в S. coelicolor A3(2) М145. Методи. Ми застосували мікробіологічні та генетичні підходи для отримання і вивчення мутантів. Результати. Кластер генів асиміляції сульфату у М145 структурно та функціонально подібний до таких кластерів у філогенетичних родичів, як-от orynebacterium. Більшість створених штамів з нокаутами досліджених генів мали властивості, які очікувалися, виходячи з функцій цих генів, визначених на основі доказів in silico. Це підтверджує їхню участь у поглинанні та асиміляції сульфату. Делеція гена sco6101, який не має гомологів у інших бактерійних оперонах асиміляції сульфату, блокувала ріст на середовищах з неорганічними джерелами сірки та L-цистеїні. Це вказує на участь sco6101 у метаболізмі сірки. Висновки. Наше дослідження вперше доводить, що гени sco6093-sco6102 залучені в асиміляцію сульфату. Ген sco6101, у неповністю зрозумілий спосіб, важливий для цього метаболічного шляху, і відтак заслуговує глибшого вивчення.
Посилання
Hodgson D. Primary metabolism and its control in streptomycetes: a most unusual group of bacteria. Adv. Microb. Physiol. 2000. Vol. 42. P. 47–238. doi: 10.1016/s0065-2911(00)42003-5.
Rückert C., Koch D., Rey D., Albersmeier A., Mormann S., Pühler A., Kalinowski J. Functional genomics and expression analysis of the Corynebacterium glutamicum fpr2-cysIXHDNYZ gene cluster involved in assimilatory sulphate reduction. BMC Genomics. 2005. Vol. 6. P. 121. doi: 10.1186/1471-2164-6-121.
Chang Z., Vining L. Biosynthesis of sulfur-containing amino acids in Streptomyces venezuelae ISP5230: roles for cystathionine beta-synthase and transsulfuration. Microbiology. 2002. Vol. 148. P. 2135–2147. doi: 10.1099/00221287-148-7-2135.
Gren T., Ostash B., Babiy V., Rokytskyy I., Fedorenko V. Analysis of Streptomyces coelicolor M145 genes SCO4164 and SCO5854 encoding putative rhodaneses. Folia Microbiol. 2018. Vol. 63. P. 197–201. doi: 10.1007/s12223-017-0551-6.
Lydiate D., Mendez C., Kieser H., Hopwood D. Mutation and cloning of clustered Streptomyces genes essential for sulfate metabolism. Mol. Gen. Genet. 1988. Vol. 211. P. 415–423. doi: 10.1007/BF00425694.
Lu T., Wu X., Cao Q., Xia Y., Xun L., Liu H. Sulfane sulfur posttranslationally modifies the global regulator AdpA to influence actinorhodin production and morphological differentiation of Streptomyces coelicolor. mBio. 2022. Vol. 13. P. e0386221. doi: 10.1128/mbio.03862-21.
Gust B., Chandra G., Jakimowicz D., Yuqing T., Bruton C., Chater K. Lambda red-mediated genetic manipulation of antibiotic-producing Streptomyces. Adv. Appl. Microbiol. 2004. Vol. 54. P. 107–128. doi: 10.1016/S0065-2164(04)54004-2.
Siegl T., Luzhetskyy A. Actinomycetes genome engineering approaches. Antonie Van Leeuwenhoek. 2012. Vol. 102. P. 503–516.
Fischer M., Schmidt C., Falke D., Sawers R. Terminal reduction reactions of nitrate and sulfate assimilation in Streptomyces coelicolor A3(2): identification of genes encoding nitrite and sulfite reductases. Res. Microbiol. 2012. Vol. 163. P. 340–348. doi: 10.1016/j.resmic.2012.05.004.
Ouchi T., Tomita T., Horie A., Yoshida A., Takahashi K., Nishida H., Lassak K., Taka H., Mineki R., Fujimura T., Kosono S., Nishiyama C., Masui R., Kuramitsu S., Albers V., Kuzuyama T., Nishiyama M. Lysine and arginine biosyntheses mediated by a common carrier protein in Sulfolobus. Nat. Chem. Biol. 2013. Vol. 9. P. 277–283. doi: 10.1038/nchembio.1200.
