Coexistència de dos regulons LexA a Pseudomonas putida

Abstract

El sistema SOS és una xarxa multigènica controlada negativament per la proteïna LexA, i està format per un conjunt de gens implicats en el manteniment de la viabilitat cel·lular davant de lesions en el DNA. Aquest sistema es troba en la majoria d'espècies bacterianes, malgrat que existeixen diferències tant en la seqüència d'unió de la proteïna LexA, com en el contingut genètic del reguló. En la present memòria es descriu el sistema SOS de Pseudomonas putida, un bacteri gramnegatiu pertanyent al grup Gamma. Primerament s'han clonat els dos gens lexA, anomenats lexA1 i lexA2, i s'han obtingut els seus productes gènics mitjançant sobreexpressió i purificació per columnes d'afinitat. Ambdues proteïnes s'han utilitzat en assaigs de mobilitat electroforètica (EMSA) amb els promotors de cada un dels gens lexA. Així s'ha pogut identificar la seqüència d'unió de la proteïna LexA1 (CTGTN8ACAG) i de la proteïna LexA2 (AGTACN4GTGCT). Posteriorment, utilitzant RT-PCR, s'ha vist com el gen lexA2 constitueix una única unitat transcripcional amb els gens que el segueixen, formant el casset lexA2-imuA-imuB-dnaE2. Aquest casset s'ha vist que és induïble per danys en el DNA, i que es troba àmpliament distribuït en el domini Bacteria. Seguidament, s'han obtingut dues soques mutants defectives pels gens lexA1 i lexA2, i s'ha analitzat l'expressió gènica de cada una d'elles, respecte la soca salvatge, utilitzant xips de DNA (microarrays). Els resultats obtinguts han demostrat que la proteïna LexA1 controla la majoria de gens del sistema SOS, que a més corresponen amb la resposta convencional del seu grup filogenètic; mentre que la proteïna LexA2 només regula l'expressió de la seva pròpia unitat transcripcional, i la d'un gen (PP3901) pertanyent a un profag resident de P. putida. A més, aquest gen també es troba controlat per la proteïna LexA1, essent l'únic que comparteix les dues regulacions. L'obtenció d'un mutant defectiu pel gen PP3901 ha demostrat que l'expressió d'aquest és necessària per a la transcripció dels gens del profag resident. L'expressió d'aquest profag, però, no origina cap efecte deleteri apreciable sobre el creixement de P. putida.

The SOS system is a multigenic network negatively controlled by the LexA protein, and is composed of a set of genes involved in maintaining cell viability against DNA lesions. This system is present in most bacterial species, despite the existence of differences in the binding sequence of the LexA protein, and in the genetic content of regulon. The present report describes the SOS system of Pseudomonas putida, a Gram negative bacteria belonging to the Gamma proteobacteria group. Firstly we have cloned the two lexA genes, called lexA1 and lexA2 and we have obtained their genetic products through gene overexpression and purification by affinity columns. Both proteins have been used in electroforetic mobility shift assays (EMSA) with the promoters of each of the lexA genes. By this way we could identify the recognition sequence of the LexA1 protein (CTGTN8ACAG) and the LexA2 protein (AGTACN4GTGCT). Subsequently, using RT-PCR, we could see that the lexA2 gene forms a single transcriptional unit with the genes that follow it, forming the cassette lexA2-imuA-imuB-dnaE2. This cassette has been seen that is inducible by DNA damage, and that it is present in many Proteobacteria families. Then, we constructed two defective mutant strains of lexA1 and lexA2 genes, and their gene expression has been analyzed using DNA chips (microarrays). The results have shown that the LexA1 protein controls most of the SOS genes, which also correspond with the conventional response of its phylogenetic group; while LexA2 protein only regulates its own transcriptional unit expression, and a gene (PP3901) belonging to a resident P. putida prophage. In addition, this gene is also controlled by the LexA1 protein, being the only one who shares the two regulations. The construction of a PP3901 defective strain, dempnstrated that the expression of this gene is required for the transcription of the resident prophage genes. However, the expression of the prophage genes, do not cause any significant deleterious effect on the growth of P. putida.