Вариабельность промоторно-операторной области гена hlyII Bacillus cereus определяет уровень его транскрипционной активности

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Промоторно-операторная область гена hlyII Bacillus cereus включает удлиненный операторный участок с зеркальной симметрией, узнаваемый основным специфическим транскрипционным регулятором HlyIIR. Кроме того, в районе оператора гена hlyII располагаются участки, узнаваемые глобальными транскрипционными регуляторами Fur, OhrR и ResD. Последний является транскрипционным регулятором редокс-чувствительной системы сигнальной трансдукции ResDE. Обнаружены штаммы Bacillus cereus sensu lato с нарушением в проксимальной части района, узнаваемого HlyIIR, и в участке, узнаваемом белком ResD. Продемонстрирована существенная роль этих районов для экспрессии гена hlyII. Выявлены природные штаммы Bacillus cereus с делеционными нарушениями в проксимальной части оператора гена hlyII, узнаваемого HlyIIR, со значительно сниженным уровнем экспрессии гена hlyII. Нарушения в районе оператора, узнаваемого HlyIIR, снижают экспрессию гена hlyII в несколько десятков раз. Наличие интактного участка узнавания для ResD снижает экспрессию этого гена в несколько раз. Результаты данного исследования позволяют определить роль структурной вариабельности промоторно-операторной области гена hlyII Bacillus cereus в его транскрипционной активности

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. М. Шадрин

Федеральный исследовательский центр «Пущинский научный центр биологических исследований Российской академии наук»

Email: solonin.a.s@yandex.ru

Институт биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина Российской академии наук

Россия, 142290, Московская обл., г. Пущино

Е. В. Шапырина

Федеральный исследовательский центр «Пущинский научный центр биологических исследований Российской академии наук»

Email: solonin.a.s@yandex.ru

Институт биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина Российской академии наук

Россия, 142290, Московская обл., г. Пущино

А. С. Нагель

Федеральный исследовательский центр «Пущинский научный центр биологических исследований Российской академии наук»

Email: solonin.a.s@yandex.ru

Институт биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина Российской академии наук 

Россия, 142290, Московская обл., г. Пущино

А. В. Сиунов

Федеральный исследовательский центр «Пущинский научный центр биологических исследований Российской академии наук»

Email: solonin.a.s@yandex.ru

Институт биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина Российской академии наук

Россия, 142290, Московская обл., г. Пущино

Ж. И. Андреева-Ковалевская

Федеральный исследовательский центр «Пущинский научный центр биологических исследований Российской академии наук»

Email: solonin.a.s@yandex.ru

Институт биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина Российской академии наук 

Россия, 142290, Московская обл., г. Пущино

В. И. Салямов

Федеральный исследовательский центр «Пущинский научный центр биологических исследований Российской академии наук»

Email: solonin.a.s@yandex.ru

Институт биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина Российской академии наук 

Россия, 142290, Московская обл., г. Пущино

А. С. Солонин

Федеральный исследовательский центр «Пущинский научный центр биологических исследований Российской академии наук»

Автор, ответственный за переписку.
Email: solonin.a.s@yandex.ru

Институт биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина Российской академии наук

Россия, 142290, Московская обл., г. Пущино

Список литературы

  1. Bottone E.J. Bacillus cereus, a volatile human pathogen // Clin. Microbiol. Rev. 2010. V. 23. № 2. P. 382–398. https://doi.org/10.1128/CMR.00073-09
  2. Hall-Stoodley L., Stoodley P. Evolving concepts in biofilm infections // Cell Microbiol. 2009. V. 11. № 7. P. 1034–1043. https://doi.org/10.1111/j.1462-5822.2009.01323.x
  3. Hsueh Y.-H., Somers E.B., Lereclus D. et al. Biofilm formation by Bacillus cereus is influenced by PlcR, a pleiotropic regulator // Appl. Environ. Microbiol. 2006. V. 72. № 7. P. 5089–5092. https://doi.org/10.1128/AEM.00573-06
  4. John S., Neary J., Lee C.H. Invasive Bacillus cereus infection in a renal transplant patient: A case report and review // Can. J. Infect. Dis. Med. Microbiol. 2012. V. 23. № 4. P. e109–110. https://doi.org/10.1155/2012/461020
  5. Ramarao N., Lereclus D. The InhA1 metalloprotease allows spores of the B. cereus group to escape macrophages // Cell Microbiol. 2005. V. 7. № 9. P. 1357–1364. https://doi.org/10.1111/j.1462-5822.2005.00562.x
  6. Baida G., Budarina Z.I., Kuzmin N.P. et al. Complete nucleotide sequence and molecular characterization of hemolysin II gene from Bacillus cereus // FEMS Microbiol. Lett. 1999. V. 180. № 1. P. 7–14. https://doi.org/10.1111/j.1574-6968.1999.tb08771.x
  7. Sineva E.V., Andreeva-Kovalevskaya Z.I., Shadrin A.M. et al. Expression of Bacillus cereus hemolysin II in Bacillus subtilis renders the bacteria pathogenic for the crustacean Daphnia magna // FEMS Microbiol. Lett. 2009. V. 299. № 1. P. 110–119. https://doi.org/10.1111/j.1574-6968.2009.01742.x
  8. Kataev A.A., Andreeva-Kovalevskaya Z.I., Solonin A.S. et al. Bacillus cereus can attack the cell membranes of the alga Chara corallina by means of HlyII // Biochim. Biophys. Acta. 2012. V. 1818. № 5. P. 1235–1241. https://doi.org/10.1016/j.bbamem.2012.01.010
  9. Cadot C., Tran S.-L., Vignaud M.-L. et al. InhA1, NprA, and HlyII as candidates for markers to differentiate pathogenic from nonpathogenic Bacillus cereus strains // J. Clin. Microbiol. 2010. V. 48. № 4. P. 1358–1365. https://doi.org/10.1128/JCM.02123-09
  10. Rodikova E.A., Kovalevskiy O.V., Mayorov S.G. et al. Two HlyIIR dimers bind to a long perfect inverted repeat in the operator of the hemolysin II gene from Bacillus cereus // FEBS Lett. 2007. V. 581. № 6. P. 1190–1196. https://doi.org/10.1016/j.febslet.2007.02.035
  11. Budarina Z.I., Nikitin D.V., Zenkin N. et al. A new Bacillus cereus DNA-binding protein, HlyIIR, negatively regulates expression of B. cereus haemolysin II // Microbiology. (Reading). 2004. V. 150. № Pt 11. P. 3691–3701. https://doi.org/10.1099/mic.0.27142-0
  12. Kovalevskiy O.V., Lebedev A.A., Surin A.K. et al. Crystal structure of Bacillus cereus HlyIIR, a transcriptional regulator of the gene for pore-forming toxin hemolysin II // J. Mol. Biol. 2007. V. 365. № 3. P. 825–834. https://doi.org/10.1016/j.jmb.2006.10.074
  13. Ramarao N., Sanchis V. The pore-forming haemolysins of bacillus cereus: A review // Toxins (Basel). 2013. V. 5. № 6. P. 1119–1139. https://doi.org/10.3390/toxins5061119
  14. Gupta L.K., Molla J., Prabhu A.A. Story of pore-forming proteins from deadly disease-causing agents to modern applications with evolutionary significance // Mol. Biotechnol. 2024. V. 66. № 6. P. 1327–1356. https://doi.org/10.1007/s12033-023-00776-1
  15. Lopez Chiloeches M., Bergonzini A., Frisan T. Bacterial toxins are a never-ending source of surprises: From natural born killers to negotiators // Toxins (Basel). 2021. V. 13. № 6. https://doi.org/10.3390/toxins13060426
  16. Helgason E., Caugant D.A., Olsen I. et al. Genetic structure of population of Bacillus cereus and B. thuringiensis isolates associated with periodontitis and other human infections // J. Clin. Microbiol. 2000. V. 38. № 4. P. 1615–1622. https://doi.org/10.1128/JCM.38.4.1615-1622.2000
  17. Baichoo N., Helmann J.D. Recognition of DNA by Fur: A reinterpretation of the Fur box consensus sequence // J. Bacteriol. 2002. V. 184. № 21. P. 5826–5832. https://doi.org/10.1128/JB.184.21.5826-5832.2002
  18. Sineva E., Shadrin A., Rodikova E.A. et al. Iron regulates expression of Bacillus cereus hemolysin II via global regulator Fur // J. Bacteriol. 2012. V. 194. № 13. P. 3327–3335. https://doi.org/10.1128/JB.00199-12
  19. Rosenfeld E., Duport C., Zigha A. et al. Characterization of aerobic and anaerobic vegetative growth of the food-borne pathogen Bacillus cereus F4430/73 strain // Can. J. Microbiol. 2005. V. 51. № 2. P. 149–158. https://doi.org/10.1139/w04-132
  20. Jacob H., Geng H., Shetty D. et al. Distinct interaction mechanism of RNA polymerase and ResD at proximal and distal subsites for transcription activation of nitrite reductase in Bacillus subtilis // J. Bacteriol. 2022. V. 204. № 2. https://doi.org/10.1128/JB.00432-21
  21. Härtig E., Geng H., Hartmann A. et al. Bacillus subtilis ResD induces expression of the potential regulatory genes yclJK upon oxygen limitation // J. Bacteriol. 2004. V. 186. № 19. P. 6477–6484. https://doi.org/10.1128/JB.186.19.6477-6484.2004
  22. Esbelin J., Jouanneau Y., Duport C. Bacillus cereus Fnr binds a [4Fe-4S] cluster and forms a ternary complex with ResD and PlcR // BMC Microbiology. 2012. V. 12. № 1. https://doi.org/10.1186/1471-2180-12-125
  23. Sun G., Sharkova E., Chesnut R. et al. Regulators of aerobic and anaerobic respiration in Bacillus subtilis // J. Bacteriol. 1996. V. 178. № 5. P. 1374–1385. https://doi.org/10.1128/jb.178.5.1374-1385.1996
  24. Nakano M.M., Zhu Y., Lacelle M. et al. Interaction of ResD with regulatory regions of anaerobically induced genes in Bacillus subtilis // Mol. Microbiol. 2000. V. 37. № 5. P. 1198–1207. https://doi.org/10.1046/j.1365-2958.2000.02075.x
  25. Sievers F., Wilm A., Dineen D. et al. Fast, scalable generation of high-quality protein multiple sequence alignments using Clustal Omega // Mol. Syst. Biol. 2011. V. 7. P. 539. https://doi.org/10.1038/msb.2011.75
  26. Geng H., Zhu Y., Mullen K. et al. Characterization of ResDE-dependent fnr transcription in Bacillus subtilis // J. Bacteriol. 2007. V. 189. № 5. P. 1745–1755. https://doi.org/10.1128/JB.01502-06
  27. Mishra A., Hughes A.C., Amon J.D. et al. SwrA extends DegU over an UP element to activate flagellar gene expression in Bacillus subtilis // bioRxiv. 2023. https://doi.org/10.1101/2023.08.04.552067

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Сравнение аминокислотных последовательностей ResD и сайтов связывания Bacillus subtilis и Bacillus cereus. а – результат выравнивания аминокислотных последовательностей ResD с помощью программы ClustalΩ. б – сравнение промоторно-операторных областей hlyII в штаммах Bacillus cereus B-771 с нарушением оператора ResD и B-370 с делецией участка оператора HlyIIR с –196 по –228 нуклеотид.

Скачать (363KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025