Preview

Acta Biomedica Scientifica

Расширенный поиск

Роль алармона (p)ppGpp в регуляции образования индола клетками Escherichia coli в зависимости от содержания глюкозы

https://doi.org/10.29413/ABS.2022-7.3.17

Полный текст:

Аннотация

Сигнальные молекулы индол (продукт катаболизма триптофана) и (p)ppGpp (регулятор стринджент-ответа) принимают участие в регуляции физиологических процессов, направленных на адаптацию бактериальных клеток к антибиотикам и стрессам. Однако вопрос о существовании связи между стринджент-ответом и индукцией синтеза индола требует более детального изучения.
Цель работы. Изучить влияние регулятора стринджент-ответа (p)ppGpp на продукцию индола клетками Escherichia coli в зависимости от содержания глюкозы в среде.
Материалы и методы. В данной работе исследована динамика накопления индола в периодических культурах родительского штамма E. coli BW25141 ((p)ppGpp+ штамм) и делеционного мутанта BW25141∆relA∆spoT ((p)ppGpp0 штамм) в глюкозо-минеральной среде М9, не содержащей триптофана, а также с добавкой 2 мМ триптофана. С целью изучения эффекта стресса голодания на способность бактериальных клеток синтезировать индол использовали модель лимитирования роста углеродным субстратом при двух концентрациях глюкозы – 0,1 % и 0,4 %.
Результаты. Показано, что отсутствие (p)ppGpp в клетках E. coli снижает их способность продуцировать индол в бестриптофановой среде и значительно замедляет скорость его накопления в среде, содержащей триптофан. Низкое содержание глюкозы (0,1 %) приводит к снижению образования индола клетками в среде, не содержащей триптофана. Наличие в среде предшественника синтеза индола триптофана, напротив, увеличивает продукцию индола в условиях добавки более низкой концентрации глюкозы как в (p)ppGpp+, так и в (p)ppGpp0 штаммах, демонстрируя прямую зависимость времени задержки начала образования индола от концентрации глюкозы, более выраженную в культуре мутанта, не способного к синтезу (p)ppGpp. Полученные данные интерпретируются нами как результат комплексного регуляторного воздействия механизма катаболитной репрессии и стринджент-ответа, вызванного действием алармона (p)ppGpp, на уровень экспрессии tnaCAB оперона, ответственного за биосинтез индола.

Об авторах

Н. М. Кашеварова
«Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН» – филиал ФГБУН Пермского федерального исследовательского центра УрО РАН
Россия

 младший научный сотрудник лаборатории адаптации микроорганизмов

 614081, г. Пермь, ул. Голева, 13, Россия 



А. В. Ахова
«Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН» – филиал ФГБУН Пермского федерального исследовательского центра УрО РАН
Россия

 кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории адаптации микроорганизмов

 614081, г. Пермь, ул. Голева, 13, Россия 



Е. А. Хаова
«Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН» – филиал ФГБУН Пермского федерального исследовательского центра УрО РАН
Россия

 лаборант лаборатории адаптации микроорганизмов

 614081, г. Пермь, ул. Голева, 13, Россия 



А. Г. Ткаченко
«Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН» – филиал ФГБУН Пермского федерального исследовательского центра УрО РАН
Россия

 доктор медицинских наук, заведующий лабораторией адаптации микроорганизмов

 614081, г. Пермь, ул. Голева, 13, Россия 



Список литературы

1. Kim J, Park W. Indole: A signaling molecule or a mere metabolic byproduct that alters bacterial physiology at a high concentration? J Microbiol. 2015; 53(7): 421-428. doi: 10.1007/s12275-015-5273-3

2. Vega N, Allison K, Khalil A, Collins J. Signaling-mediated bacterial persister formation. Nat Chem Biol. 2012; 8(5): 431-433. doi: 10.1038/nchembio.915

3. Potrykus K, Cashel M. (p)ppGpp: Still magical?Annu Rev Microbiol. 2008; 62: 35-51. doi: 10.1146/annurev.micro.62.081307.162903

4. Korch SB, Henderson TA, Hill TM. Characterization of the hipA7 allele of Escherichia coli and evidence that high persistence is governed by (p)ppGpp synthesis. Mol Microbiol. 2003; 50(4): 1199-1213. doi: 10.1046/j.1365-2958.2003.03779.x

5. Hauryliuk V, Atkinson GC, Murakami KS, Tenson T, Gerdes K. Recent functional insights into the role of (p)ppGpp in bacterial physiology. Nat Rev Microbiol. 2015; 13(5): 298-309. doi: 10.1038/nrmicro3448

6. Wood TK, Song S. Forming and waking dormant cells: The ppGpp ribosome dimerization persister model. Biofilm. 2020; 2: 100018. doi: 10.1016/j.bioflm.2019.100018

7. Atkinson GC, Tenson T, Hauryliuk V. The RelA/SpoT Homolog (RSH) superfamily: Distribution and functional evolution of ppGpp synthetases and hydrolases across the tree of life. PLoS One. 2011; 6(8): e23479. doi: 10.1371/journal.pone.0023479

8. Srivatsan A, Wang J. Control of bacterial transcription, translation and replication by (p)ppGpp. Curr Opin Microbiol. 2008; 11(2): 100-105. doi: 10.1016/j.mib.2008.02.001

9. Liu S, Wu N, Zhang S, Yuan Y, Zhang W, Zhang Y. Variable persister gene interactions with (p)ppGpp for persister formation in Escherichia coli. Front Microbiol. 2017; 8: 1795. doi: 10.3389/fmicb.2017.01795

10. Zarkan A, Liu J, Matuszewska M, Gaimster H, Summers DK. Local and universal action: The paradoxes of indole signalling in bacteria. Trends Microbiol. 2020; 28(7): 566-577. doi: 10.1016/j.tim.2020.02.007

11. Sanchez-Vazquez P, Dewey CN, Kitten N, Ross W, Gourse RL. Genome-wide effects on Escherichia coli transcription from ppGpp binding to its two sites on RNA polymerase. Proc Natl Acad Sci USA. 2019; 116(17): 8310-8319. doi: 10.1073/pnas.1819682116

12. Datsenko KA, Wanner BL. One-step inactivation of chromosomal genes in Escherichia coli K-12 using PCR products. Proc Natl Acad Sci USA. 2000; 97(12): 6640-6645. doi: 10.1073/pnas.120163297

13. Kim D, Sitepu IR, Hashidokoa Y. Induction of biofilm formation in the betaproteobacterium Burkholderia unamae CK43B exposed to exogenous indole and gallic acid. Appl Environ Microbiol. 2013; 79(16): 4845-4852. doi: 10.1128/AEM.01209-13

14. Han TH, Lee JH, Cho MH, Wood TK, Lee J. Environmental factors affecting indole production in Escherichia coli. Res Microbiol. 2011; 162(2): 108-116. doi: 10.1016/j.resmic.2010.11.005

15. Hu M, Zhang C, Mu Y, Shen Q, Feng Y. Indole affects biofilm formation in bacteria. Indian J Microbiol. 2010; 50(4): 362-368. doi: 10.1007/s12088-011-0142-1

16. Isaacs HJr, Chao D, Yanofsky C, Saier MHJr. Mechanism of catabolite repression of tryptophanase synthesis in Escherichia coli. Microbiology. 1994; 140(8): 2125-2134. doi: 10.1099/13500872-140-8-2125

17. Stewart V, Yanofsky C. Evidence for transcription antitermination control of tryptophanase operon expression in Escherichia coli K-12. J Bacteriol. 1985; 164(2): 731-740. doi: 10.1128/jb.164.2.731-740.1985

18. Amato SM, Orman MA, Brynildsen MP. Metabolic control of persister formation in Escherichia coli. Mol Cell. 2013; 50(4): 475-487. doi: 10.1016/j.molcel.2013.04.002


Рецензия

Для цитирования:


Кашеварова Н.М., Ахова А.В., Хаова Е.А., Ткаченко А.Г. Роль алармона (p)ppGpp в регуляции образования индола клетками Escherichia coli в зависимости от содержания глюкозы. Acta Biomedica Scientifica. 2022;7(3):162-168. https://doi.org/10.29413/ABS.2022-7.3.17

For citation:


Kashevarova N.M., Akhova A.V., Khaova E.A., Tkachenko A.G. Role of alarmone (p)ppGpp in the regulation of indole formation depending on glucose content in Escherichia coli . Acta Biomedica Scientifica. 2022;7(3):162-168. (In Russ.) https://doi.org/10.29413/ABS.2022-7.3.17

Просмотров: 124


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2541-9420 (Print)
ISSN 2587-9596 (Online)