Analiza funkcjonalna dwukomponentowego systemu transdukcji sygnału MSMEG6236/MSMEG6238 u Mycolicibacterium smegmatis (Mycobacterium smegmatis)

Abstract

Jednym z systemów adaptacyjnych w komórkach prątków M. smegmatis jest TCS MnoSR, w skład którego wchodzi kinaza histydynowa MnoS (MSMEG_6238) oraz regulator odpowiedzi MnoR (MSMEG_6236). Wykonane analizy miały na celu określenie funkcji białek tego systemu w metabolizmie prątków. W tym celu skonstruowano ukierunkowane mutanty M. smegmatis pozbawione genu msmeg_6236, msmeg_6238 lub obu genów równocześnie, i poddano analizie wzrostu na podłożach minimalnych zawierających źródła węgla i azotu, która wykazała, że inaktywacja systemu MnoSR upośledza zdolność M. smegmatis do wykorzystania 1,3-propandiolu, nie wpływa natomiast na zdolność wykorzystania większości cukrów oraz związków azotowych. Przeprowadzona analiza RNA-seq pozwoliła na poznanie globalnej odpowiedzi prątków na głodzenie węglowe, a także roli MnoSR w metabolizmie M. smegmatis w warunkach dostępu (2%) bądź braku (0,1%) glukozy jako jedynego źródła węgla. Celem drugiej części badań było poznanie roli regulatora odpowiedzi MtrA w regulacji metabolizmu azotu u mykobakterii. Konstrukcja podwójnego mutanta, pozbawionego białek regulatorowych MtrA i GlnR, oraz analiza zdolności do wzrostu szczepów ΔmtrA oraz Δ(mtrA/glnR) na podłożu minimalnym zawierającym zdefiniowane źródła azotu wykazały, że brak regulatora MtrA upośledza zdolność prątków do wykorzystania organicznych źródeł azotu w postaci niektórych aminokwasów.

One of the adaptive systems in M. smegmatis cells is the TCS MnoSR, which includes the MnoS histidine kinase (MSMEG_6238) and the MnoR response regulator (MSMEG_6236). The analyzes performed were aimed at determining the function of proteins of this system in the metabolism of mycobacteria. For this purpose, targeted M. smegmatis mutants lacking the msmeg_6236, msmeg_6238 or both genes were constructed and analyzed for growth on minimal media containing carbon and nitrogen sources, which showed that inactivation of the MnoSR system impairs the ability of M. smegmatis to use 1,3-propanediol, but does not affect the ability to use most sugars and nitrogen compounds. The conducted RNA-seq analysis revealed the global response of mycobacteria to carbon starvation, as well as the role of MnoSR in the metabolism of M. smegmatis in conditions of access (2%) or absence (0.1%) of glucose as the only carbon source. The aim of the second part of the study was to investigate the role of the MtrA response regulator in the regulation of nitrogen metabolism in mycobacteria. The construction of a double mutant devoid of the regulatory proteins MtrA and GlnR, and the analysis of the ability to grow the ΔmtrA and Δ(mtrA/glnR) strains on a minimal medium containing defined nitrogen sources showed that the lack of the MtrA regulator impairs the ability of mycobacteria to use organic nitrogen sources in the form of certain amino acids.