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Titel: Regulation of Pseudomonas putida genes involved in the metabolism of acidic amino acids
Autor: Sonawane, Avinash M.
Weitere Beteiligte: Röhm, Klaus-Heinrich, Prof. Dr.
Erscheinungsjahr: 2004
URI: https://archiv.ub.uni-marburg.de/diss/z2004/0339
URN: urn:nbn:de:hebis:04-z2004-03393
DOI: https://doi.org/10.17192/z2004.0339
DDC: Medizin, Gesundheit
Titel(trans.): Regulation von Pseudomonas putida-Genen mit Funktionen im Aminosäurestoffwechsel

Dokument

Schlagwörter:
Zweikomponentensystem, glutamine metabolism, amino acid metabolism, Pseudomonas putida, two-component system, Glutaminstoffwechsel, Gene regulation, Pseudomonas putida, Proteomanalyse, Aminosäurenstoffwechsel, Genregulation

Summary:
Pseudomonas putida KT2440 has the ability to utilize a wide range of amino acids as carbon and nitrogen sources. Rapid growth of this organism is supported by the acidic amino acids (Asp and Glu) and their amides (Asn and Gln) when supplied as sole source of carbon and nitrogen, or in combination with other carbon and nitrogen sources such as glucose and NH4+. A proteomics study based on two-dimensional gel electrophoresis revealed that during growth of P. putida KT2440 in Glu containing medium a set of at least 9 major proteins were up-regulated in a coordinate fashion, whereas 4 other proteins were specifically induced during growth in NH4+/Glucose. Most of the identified proteins have some role in the uptake and utilization of amino acids. Based on their assigned functions genetic organization, we propose that they form a regulon involved in the metabolism of amino acids. By transposon mutagenesis it was found that the expression of that regulon depends on a functional gltB gene which encodes the major subunit of glutamate synthase (GOGAT). Finally, a novel two-component system (aau) was identified which seems to be involved in the utilization of acidic amino acids. Disruption mutants defective in the response regulator (AauR) and the sensor kinase component (AauS), respectively, were constructed and the resulting phenotype analyzed. Growth of both mutants was severely impaired in glutamate and glutamine-containing media. By contrast, both strains grew at normal rates when succinate was supplied in addition to amino acids. This finding indicate that the aau system is related to, but not identical with the dct two-component system which is involved in the utilization of succinate by rhizobia.

Zusammenfassung:
Pseudomonas putida KT2440 ist in der Lage, Aminosäuren als einzige Kohlenstoff-und Stickstoffquelle zu nutzen. Die sauren Aminosäuren (Asp, Glu) und ihre Amide (Asn, Gln) allein oder im Kombination mit weiteren C- und N-Quellen führen zu raschem Wachstum dieses Organismus. Ein Proteomics-Ansatz auf der Basis der 2D-Gelelektrophorese zeigte, dass beim Wachstum von P. putida KT2440 auf Glutamat (Glu) mindestens 9 Proteine in koordinierter Weise verstärkt exprimiert wurden, während einige andere Proteine beim Wachstum auf NH4+-Glucose induziert wurden. Die meisten der durch Glu induzierten Gene scheinen an der Aufnahme und am Stoffwechsel von Aminosäuren beteiligt zu sein und bilden wahrscheinlich ein Regulon, d. h. einen durch ein und dasselbe Regulatorprotein induzierten Satz funktionell verwandter Gene. Durch Transposon-Mutagenese wurde weiterhin gezeigt, dass die Expression der Proteine des Regulons vom intakten Zustand des gltB-Gens abhängt, das für die große Untereinheit der Glutamat-Synthase (GOGAT) kodiert. In der vorliegenden Arbeit wurde schließlich ein zuvor nicht beschriebenes Zweikomponentensstem (aau)identifiziert, das bei der Regulation des Stoffwechsels der sauren Aminosäuren eine zentrale Rolle zu spielen scheint. Die für die beiden Komponenenten des Systems kodierenden Gene (aauR und aauS) wurden durch homologe Rekombination inaktiviert. Die Transkonjuganten zeigten stark vermindertes Wachstum auf Glu und Gln, während die Verwertung von Asn und Asp weniger beeinträchtigt war. Auch das Wachstum auf Succinat als C-Quelle war normal. Dies zeigt, dass aau mit dem gut untersuchten dct-System, das die Aufnahme von Dicarbonsäuren in Rhizobien reguliert, zwar verwandt aber nicht identisch ist.


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