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Tetrachloroethene respiration in Sulfurospirillum species is regulated by a two‐component system as unraveled by comparative genomics, transcriptomics, and regulator binding studies
MicrobiologyOpen ( IF 3.4 ) Pub Date : 2020-11-26 , DOI: 10.1002/mbo3.1138 Jens Esken 1, 2 , Tobias Goris 1 , Jennifer Gadkari 1 , Thorsten Bischler 3 , Konrad U Förstner 4, 5 , Cynthia M Sharma 3 , Gabriele Diekert 1 , Torsten Schubert 1, 6
MicrobiologyOpen ( IF 3.4 ) Pub Date : 2020-11-26 , DOI: 10.1002/mbo3.1138 Jens Esken 1, 2 , Tobias Goris 1 , Jennifer Gadkari 1 , Thorsten Bischler 3 , Konrad U Förstner 4, 5 , Cynthia M Sharma 3 , Gabriele Diekert 1 , Torsten Schubert 1, 6
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Energy conservation via organohalide respiration (OHR) in dehalogenating Sulfurospirillum species is an inducible process. However, the gene products involved in tetrachloroethene (PCE) sensing and signal transduction have not been unambiguously identified. Here, genome sequencing of Sulfurospirillum strains defective in PCE respiration and comparative genomics, which included the PCE‐respiring representatives of the genus, uncovered the genetic inactivation of a two‐component system (TCS) in the OHR gene region of the natural mutants. The assumption that the TCS gene products serve as a PCE sensor that initiates gene transcription was supported by the constitutive low‐level expression of the TCS operon in fumarate‐adapted cells of Sulfurospirillum multivorans. Via RNA sequencing, eight transcriptional units were identified in the OHR gene region, which includes the TCS operon, the PCE reductive dehalogenase operon, the gene cluster for norcobamide biosynthesis, and putative accessory genes with unknown functions. The OmpR‐family response regulator (RR) encoded in the TCS operon was functionally characterized by promoter‐binding assays. The RR bound a cis‐regulatory element that contained a consensus sequence of a direct repeat (CTATW) separated by 17 bp. Its location either overlapping the −35 box or 50 bp further upstream indicated different regulatory mechanisms. Sequence variations in the regulator binding sites identified in the OHR gene region were in accordance with differences in the transcript levels of the respective gene clusters forming the PCE regulon. The results indicate the presence of a fine‐tuned regulatory network controlling PCE metabolism in dehalogenating Sulfurospirillum species, a group of metabolically versatile organohalide‐respiring bacteria.
中文翻译:
比较基因组学、转录组学和调节器结合研究揭示了硫螺菌属物种中的四氯乙烯呼吸受双组分系统调节
通过有机卤化物呼吸 (OHR) 对硫螺菌属物种进行脱卤的能量保存是一个诱导过程。然而,参与四氯乙烯 (PCE) 传感和信号转导的基因产物尚未明确鉴定。在这里,对 PCE 呼吸和比较基因组学有缺陷的硫螺菌菌株进行基因组测序,其中包括该属的 PCE 呼吸代表,揭示了天然突变体 OHR 基因区域中双组分系统 (TCS) 的遗传失活。TCS 基因产物作为 PCE 传感器启动基因转录的假设得到了 TCS 操纵子在多食硫螺适应富马酸细胞中的组成型低水平表达的支持. 通过 RNA 测序,在 OHR 基因区域鉴定了 8 个转录单元,其中包括 TCS 操纵子、PCE 还原脱卤酶操纵子、去甲酰胺生物合成的基因簇以及功能未知的假定辅助基因。在 TCS 操纵子中编码的 OmpR 家族反应调节器 (RR) 通过启动子结合测定进行功能表征。RR 绑定顺式- 包含由 17 bp 分隔的同向重复序列 (CTATW) 的共有序列的调节元件。它的位置要么与 -35 盒重叠,要么与上游进一步 50 bp 重叠,表明不同的调控机制。在 OHR 基因区域中鉴定的调节器结合位点的序列变异与形成 PCE 调节子的各个基因簇的转录水平的差异一致。结果表明,在脱卤硫螺菌属(一组代谢多功能的有机卤化物呼吸细菌)中存在控制 PCE 代谢的微调调节网络。
更新日期:2020-12-23
中文翻译:
比较基因组学、转录组学和调节器结合研究揭示了硫螺菌属物种中的四氯乙烯呼吸受双组分系统调节
通过有机卤化物呼吸 (OHR) 对硫螺菌属物种进行脱卤的能量保存是一个诱导过程。然而,参与四氯乙烯 (PCE) 传感和信号转导的基因产物尚未明确鉴定。在这里,对 PCE 呼吸和比较基因组学有缺陷的硫螺菌菌株进行基因组测序,其中包括该属的 PCE 呼吸代表,揭示了天然突变体 OHR 基因区域中双组分系统 (TCS) 的遗传失活。TCS 基因产物作为 PCE 传感器启动基因转录的假设得到了 TCS 操纵子在多食硫螺适应富马酸细胞中的组成型低水平表达的支持. 通过 RNA 测序,在 OHR 基因区域鉴定了 8 个转录单元,其中包括 TCS 操纵子、PCE 还原脱卤酶操纵子、去甲酰胺生物合成的基因簇以及功能未知的假定辅助基因。在 TCS 操纵子中编码的 OmpR 家族反应调节器 (RR) 通过启动子结合测定进行功能表征。RR 绑定顺式- 包含由 17 bp 分隔的同向重复序列 (CTATW) 的共有序列的调节元件。它的位置要么与 -35 盒重叠,要么与上游进一步 50 bp 重叠,表明不同的调控机制。在 OHR 基因区域中鉴定的调节器结合位点的序列变异与形成 PCE 调节子的各个基因簇的转录水平的差异一致。结果表明,在脱卤硫螺菌属(一组代谢多功能的有机卤化物呼吸细菌)中存在控制 PCE 代谢的微调调节网络。