In vivo potvrdenie vplyvu pozitívnych a negatívnych regulátorov auricínu, biologicky aktívneho metabolitu Streptomyces aureofaciens CCM3239

Authors: Dominika Csölleiová 1    Renáta Nováková 1    Ján Kormanec 1   
1 Slovenska akademia vied, Bratislava, Slovensko   
Year: 2019
Section: Cellular metabolism, physiology, molecular biology and genetics
Abstract No.: 1802
ISBN: 978-80-972360-4-5

Regulácia u Streptomyces prebieha na dvoch úrovniach: 1.) prostredníctvom dráhovo-špecifických regulátorov, zoskupených do antibiotických génových klastrov spolu s génmi pre biosyntézu, sekréciu a rezistenciu voči danému antibiotiku. Pozitívne auricín-špecifické regulátory Aur1PR3 a Aur1PR4, patria do rodiny SARP (Streptomyces Antibiotics Regulatory Protein) transkripčných aktivátorov a podieľajú sa na regulácii auricínových biosyntetických génov pod kontrolou Aur1R a Aur1P [1]. Aur1P je pozitívny auricín-dráhovo-špecifický regulátor, patriaci do rodiny „response“ regulátorov bakteriálnych dvojzložkových systémov. Špecificky aktivuje expresiu štrukturálnych génov (aur1A-aur1U) z promótora aur1Ap [2]. Ďalší dráhovo-špecifický regulátor Aur1R patrí do rodiny TetR transkripčných represorov a priamo potláča expresiu génu aur1P väzbou na promótor aur1Pp [3]. 2.) prostredníctvom globálnych pleiotropických regulátorov ako sú γ-butyrolaktóny (GBL), signálne molekuly, ktoré zohrávajú významnú úlohu v riadení sekundárneho metabolizmu a/alebo morfologickej diferenciácie u streptomycét. Produkcia auricínu je regulovaná GBL systémom SagA-SagR, ktorý priamo riadi expresiu regulačných génov aur1P a aur1R po vstupe do stacionárnej fázy. Gény sagA a sagR kódujú GBL autoregulačné signalizačné homológy, SagA je podobný GBL syntáze a SagR GBL receptoru. V exponenciálnej fáze je po naviazaní SagR na  promótory aur1Pp aur1Rp expresia génov aur1Paur1R reprimovaná, avšak po vstupe do stacionárnej fázy môže byť táto väzba rozrušená naviazaním GBL-podobnej molekuly efektoru na sagR [4].

Na základe predchádzajúcich in vitro výsledkov štúdií regulačných génov aur1P, aur1R a sagRS. aureofaciens, sme pripravili tzv. regulačné okruhy auricínového génového klastra, pomocou reportérového luciferázového systému pMU1s, ktorý obsahuje lux gény (lux CDABE), ktoré nám umožnili meranie luciferázovej aktivity, a tým určenie hladiny a načasovanie expresie v študovaných konštruktoch pMU1s-Ap1, pMU1s-PAp1, pMU1s-POAp1, pMU1s-sagRPAp1, pMU1s-RPOAp1, pMU1s-sagRPOAp1 a získali sme nasledovné výsledky. Prirodzený promótor aur1Ap1 nie je aktívny v heterologickom hostiteľovi S. coelicolor M1146, avšak po vložení génu aur1P kódujúceho jeho pozitívny regulátor hladina aktivity stúpla. K tomuto konštruktu bol navyše vložený ďalší regulačný gén aur1O, po ktorom aktivita promótora aur1Ap vzrástla viac ako dvojnásobne.  Toto naznačuje možnú úlohu Aur1O ako koaktivátora auricín-špecifického regulátora Aur1P. Po pridaní ďalšieho génu, negatívneho regulátora aur1R sa však jeho aktivita neznížila, čo poukazuje na nefunkčnosť negatívnej regulácie v heterologickom hostiteľovi. Inzerciou génu sagR pre GBL receptorový proteín SagR klesla hodnota aktivity na úroveň pozadia, čo naznačuje výrazný negatívny efekt SagR na expresiu promótora aur1Ap, prostredníctvom negatívnej regulácie jeho aktivátora Aur1P.

Tento projekt bol podporený Agentúrou pre podporu výskumu a vývoja pod číslom grantu APVV-15-0410.
  1. 1. Novakova, R., Rehakova, A., Kutas, P., Feckova, L., Kormanec, J. (2011): The role of two SARP family transcriptional regulators in regulation of the auricin gene cluster in Streptomyces aureofaciens CCM 3239, Microbiology, 157, 1629-1639.
    2. Novakova, R., Homerova, D., Feckova, L., Kormanec, J. (2005): Characterization of a regulatory gene essential for the production of the angucycline-like polyketide antibiotic auricin in Streptomyces aureofaciens CCM 3239, Microbiology, 151, 2693-2706.
    3. Novakova, R., Kutas, P., Feckova, L., Kormanec, J. (2010): The role of the TetR-family transcriptional regulator Aur1R in negative regulation of the auricin gene cluster in Streptomyces aureofaciens CCM 3239, Microbiology, 156, 2374-2383.
    4. Rehakova, A., Novakova, R., Feckova, L., Mingyar, E., Kormanec, J. (2013): A gene determing a new member of the SARP family contributes to transcription of gene fot the synthesis of the sngucycline polyketide auricin in Streptomyces aureofaciens CCM 3239, FEMS Microbiol Letters, 346, 45-55.