Regulation of the katA gene encoding the major catalase of Pseudomonas aeruginosa
- 발행기관 서강대학교 대학원
- 지도교수 조유희
- 발행년도 2006
- 학위수여년월 200608
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 생명과학
- 식별자(기타) 000000103333
- 본문언어 한국어
초록/요약
기회주의적 병원균인 Pseudomonas aeruginosa는 진화적으로 상이한 세 개의 단일기능 catalase 유전자(katA, katB 그리고 katE)를 가지고 있다. katE를 제외한 주요 catalase인katA와 보조적 기능을 하는 katB가 산화 및 삼투 스트레스에 대한 저항에 필요한 것으로 알려졌다. katA는 또한 산화 스트레스에 대한 적응과 Drosophila melanogaster및 포유동물에서의 병원성에 필수적이다. 본 연구에서는 여러 스트레스 상황에서의 KatA의 발현을 분석했다. miniCTX-유래 lacZ fusion 분석 결과 정체성장기와 함께H2O2 (1 mM), menadione (1 mM), paraquat (200 microM) 그리고 cumene hydroperoxide (300 microM) 처리는 katA의 전사를 증가시킨 반면 sucrose (0.94 M)와potassium chloride (900 mM)는 전사를 증가시키지 않았다. 프로모터 분석 결과 산화 스트레스 의존적 발현 촉진에 필요한 cis-element (ORE)가 전사물의 5’ 말단으로부터 상위서열 -80 에서 -99 사이에 위치하는 것을 알 수 있었다. 정체성장기에 의한 KatA의 발현 증가는 LasR과RhlR 포함하는quorum sensing 조절 메커니즘보다는 RpoS에 의존적인 것으로 판단되나 전적으로 의존적이진 않았다. 지수정상기와 초기정체성장기에서의 발현증가는 rpoS, lasRrhlR, zur그리고 phoB 결손균주에서 여전히 관찰되었지만 oxyR 결손균주에서는 완전히 사라졌다. Gel shift와ChIP 분석결과 OxyR이 in vitro와 in vivo에서 katA 의 상위 +148 과 -158 사이지역에 결합하는 것이 밝혀졌다. 이러한 결과들은 OxyR이 산화스트레스에 대한 반응으로 ORE에 직접적으로 결합함으로써 katA의 전사 활성을 조절한다는 것을 시사한다.
more초록/요약
The human opportunistic pathogen Pseudomonas aeruginosa is unique in that it has three monofunctional catalase genes (katA, katB, and katE) of differential evolutionary origins. The major catalase, KatA, and, to a lesser extent, KatB, but not KatE, are required for the resistance to peroxide and osmotic stresses. KatA is also crucial for adaptation to peroxide stress and full virulence in both Drosophila melanogaster and mouse. I have analyzed the expression of KatA in responses to several stressful conditions. Among them, stationary growth phase (OD600 = 4.0) as well as treatments with hydrogen peroxide (1 mM), menadione (1 mM), paraquat (200 microM), and cumene hydroperoxide (300 microM) but not sucrose (0.94 M) and potassium chloride (900 mM) increased the katA transcription as assessed by miniCTX-derived lacZ fusion. The promoter deletion analyses revealed that the cis-element required for the oxidative stress-dependent induction (oxidant-responsive element, ORE) was located between -80 and -99 upstream of the 5’ end of the katA transcript. The stationary phase-induction of KatA expression may be dependent on RpoS rather than the quorum sensing regulatory circuits involving LasR and RhlR. The peroxide induction at logarithmic and early stationary growth phases was still observed in rpoS, lasRrhlR, zur and phoB mutants, but completely abolished in an oxyR mutant. Gel shift and chromatin immunoprecipitation assays revealed that OxyR may bind to the katA upstream region in vitro and in vivo. These results suggest that OxyR governs the transcriptional activation of katA by direct binding to the ORE in response to the oxidative stress.
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