Identification of Pseudomonas aeruginosa OhrR and the role of its cysteine residues in organic hydroperoxide response
Identification of Pseudomonas aeruginosa OhrR and the role of its cysteine residues in organic hydroperoxide response
- 주제(키워드) Pseudomonas aeruginosa , oxidative stress , OhrR , organic hydroperoxide response
- 발행기관 서강대학교 생명과학 대학원
- 지도교수 조유희
- 발행년도 2010
- 학위수여년월 2010. 2
- 학위명 석사
- 학과 일반대학원 생명과학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000045876
- 본문언어 영어
- 저작권 서강대학교의 논문은 저작권에 의해 보호받습니다
초록/요약
Organic hydroperoxide (OHP)는 세포막에 존재하는 지방산이나 다른 소수성 물질이 산화될 때 나타나는 세포독성 산화 부산물로, 여러 가지 형태의 활성산소 (ROS)와 함께 산화적 스트레스를 유발시킨다. 따라서 대부분의 미생물은 이에 대처하기 위한 방어 기작을 가지고 있는데, ohr (organic hydroperoxide resistance) 유전자가 이러한 OHPs에 대한 해독작용을 하는 것으로 알려져 있다. Ohr은 multiple antibiotic resistance regulatory (MarR) family 인 OhrR 에 의해 조절 받는다. 본 논문에서는 기회감염 병원세균인 Pseudomonas aeruginosa (녹농균) PA14균의 OhrR을 동정하였다. In silico 분석을 통해 얻어낸 두 개의 OhrR 유사체 (OhrR과 OhrR2) 중에서, ohr 유전자의 조절에 관여하는 인자로 작용하는 OhrR (PA2849)를 밝혔다. P. aeruginosa의 OhrR은 3개의 cysteine (Cys) 잔기 (C9, C19과 C121)를 가지고 있으며, 대부분의 OhrR에서 잘 보존되어 있는 C19 가 peroxidatic cysteine으로 작용함을 확인하였다. 또한, site-directed mutagenesis를 통해, 다른 두 개의 cysteine들 (즉, C9와 C121)도 OHP에 대한 반응에 관여하는 것으로 확인되었다. 이러한 OHP반응 기작은, 2-Cys group의 대표적인 Xanthomonas campestris의 OhrR과도 구별되는 것으로, X. campestris의 경우에는, 2개의 cysteine잔기들(즉, C22와 C127)이 intersubunit disulfide bond를 형성하며, 두 개의 cysteine잔기가 모두 필수적인 것으로 알려져 있다. 반면, P. aeruginosa의 OhrR의 경우, C19와 C121이 disulfide bond를 형성하지만, peroxidatic cysteine인 C19만 정상적으로 작용하는 조건에서, 다른 cysteine들은 ohr의 조절에 크게 영향을 주지 않는 것으로 확인하였다. 뿐만 아니라, peroxidatic cysteine인 C19를 제외한 다른 두 개의 cysteine이 C19가 mutation된 경우에 보완적인 역할을 할 수 있다는 것 또한 확인하였다. 즉, C121의 경우, C19와 intersubunit disulfide bond를 형성하며, 이러한 C121이 mutation되었을 때, C9가 C19와 함께 intramolecular disulfide bond를 형성하는 것이 확인되었다. 따라서, 본 논문에서 새롭게 밝혀진 OhrR이, 기존의 알려진 다른 OhrR과 유사성을 가지고 있으면서도, 또한 반응과 조절 기작에 있어서 차이를 가지고 있다는 것을 확인함으로써, 같은 기능을 할 것으로 생각되는 단백질에서도 각각의 미생물, 또는 그들이 처한 환경에 따라 작용의 차이가 있을 수 있음을 시사했다는 점에서 본 연구의 의미가 있다.
more초록/요약
Organic hydroperoxides (OHPs) are generated in the process of unsaturated fatty acid-initiated lipid peroxidation. Some bacteria have developed a system to detoxify these lipid hydroperoxides, designated as Ohr (organic hydroperoxide resistance), which is regulated by a MarR-family OHP-inducible transcriptional repressor, OhrR. Here, I identified two OhrR homologs (OhrR, PA14_27230 and OhrR2, PA14_27530) in the genome of Pseudomonas aeruginosa PA14. The null mutants for ohrR and both ohrR and ohrR2 (ohrRR2) displayed increased resistance not only to organic hydroperoxides (OHPs) such as cumene hydroperoxide (CHP) and t-butyl hydroperoxide (t-BHP), but also to hydroperoxide (H2O2), when compared to the wild type and the ohrR2 null mutant. Furthermore, ohr transcription was not affected at all in the ohrR2 mutant, whereas the uninduced transcription level was elevated in both the ohrR and the ohrRR2 mutants. Among the mutants for the three cysteine (Cys) residues (C9S, C19S and C121S), CHP-induced transcription of ohr and OHP resistances were affected only in the C19S mutant, suggesting that C19 plays the major role in ohr regulation. Interestingly, I found that the other two cysteines, C9 and C121 are involved in ohr regulation. Conclusively, I suggest that OhrR is the regulator negatively controlling the ohr transcription in response to OHPs and C19 plays the primary role with support of the other two cysteines, C9 and C121.
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