Regulation of Xanthomonas catalase gene in Escherichia coli and Xanthomonas oryzae

Abstract

Regulation of Xanthomonas catalase gene was studied in Escherichai coli and Xanthomonas oryzae pv. oryzae. pKSkatX contained a functional katX could restore catalase production in E.coli catalase mutants. (UM255, UM2, UM258) only at 28 degree C. At 37 degree C, no Kat activity was observed. At 28 degree C, UM255 harbouring katX Kat activities were highest during late logarithmic phase and declined as growth progressed. Temperature dependent expression of katX gene at 37 degree C was not due to temperature sensitive enzyme but likely to be due to the effect of temperature on Kat synthesis. For katX expression in Xanthomonas spp., increase expression was observed in Xanthomonas harbouring the cloned katX gene. This increase expression confered protection to Xanthomonas from the killing effect of H(,2)O(,2) No protection against tert-butylhydroperoxide or menodione was observed. Transcription regulation analysis by chloramphenicol acetyltransferase gene (cat) fusion was studied. At all stages of growth phase and at 28 degree C or 37 degree C, Cat activity revealed no difference in level of expression which indicated that the katX regulation in E. coli was at posttranscription level. The transcription terminator in the coding portion between the ClaI-PstI region of katX gene was observed and studied. The terminator activity was monitored by using cat or gus gene fusions. katX gene did not have a functional promoter but instead used the lacZ promoter for expression both in E.coli and Xoo. Analysis of regulation of katX expression using Tn5-gusA transposons were performed. In E. coli, transcriptional and translational gusA fusions were studies. Transcriptional gusA fusion transposon supported previous results that there was no transcription regulation of katX and the regulation is likely to be at posttranscriptional level. Also, the quantity of blue colour of GusA activity was used to analysed transcription terminator activity. For translational gusA fusion transposon, 136 kDa GusA fusion protein was observed at 28 degree C and at late logarithmic phase. This confirmed the previous results that katX expressed only at 28 degree C and at late logarithmic phase. This suggested that translational regulation may be involved in Kat synthesis. In Xoo, the 136 kDa GusA fusion protein from Kat translational fusion was also detected at mid logarithmic phase. Indicating that the growth phase regulation was only observed in E. coli and not in Xanthomonas.

การศึกษาการแสดงออกของยีน catalase จากเชื้อ Xanthomonas ในเชื้อ Escherichia coli พบว่า พลาสมิด pKSkatX ที่มียีน catalase สามารถทำให้เชื้อ E. coli UM255 ซึ่งไม่สามารถสร้างเอนไซม์ catalase กลับมาสร้างเอนไซม์นี้ได้ พบว่า การแสดงออกของเอนไซม์มีความสัมพันธ์กับระยะเวลาการ เจริญเติบโตของเชื้อ (growth phase) และอุณหภูมิที่เชื้อ เจริญเติบโต โดยพบว่าปริมาณของเอนไซม์จะมีระดับสูงสุด เมื่ออัตราการเจริญเติบโตของเชื้อช้าลง (late log phase) ที่อุณหภูมิ 28 องศาเซลเซียส ขณะที่อุณหภูมิ 37 องศาเซลเซียส ไม่มีการสร้างเอนไซม์นี้ การไม่แสดงออกของยีน catalase ที่ อุณหภูมิ 37 องศาเซลเซียส นี้ ไม่ได้เกิดจากการที่เอนไซม์ ถูกทำลายเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น แต่อาจจะเกิดจากผลของอุณหภูมิ ต่อการสร้างเอนไซม์นี้ สำหรับการแสดงออกของยีนนี้ในเชื้อ Xanthomonas ชนิดต่างๆ พบว่าระดับของเอนไซม์เพิ่มสูงขึ้น และการที่มีระดับเอนไซม์เพิ่มสูงขึ้นนี้ทำให้เชื้อสามารถปกป้อง ตนเองจากการทำลายโดย hydrogen peroxide ได้ แต่ไม่สามารถที่จะป้องกันตนเองจากการทำลายโดยสาร tert-butylhydroperoxide และ menadione จากการ ศึกษา transcription ของยีนนี้โดยใช้ chloramphenicol acetyltransferase (cat) fusion พบว่า การแสดงออก ของยีนนี้ไม่มีความแตกต่างกันทั้งที่อุณหภูมิ 28 องศาเซลเซียส และ 37 องศาเซลเซียส และในทุกระยะเวลาการเจริญเติบโต ของเชื้อ จากข้อมูลดังกล่าวชี้ให้เห็นว่าการควบคุมการแสดงออก ของยีน catalase อาจอยู่ที่ระดับ posttranscription นอกจากนี้ยังพบว่ามี transcription terminator อยู่ระหว่างบริเวณ Clal และ Pstl ของยีน catalase จากการ ศึกษา promoter ของยีนนี้ พบว่าไม่มี functional promoter แต่ใช้ lacZ Promoter ในการแสดงออกในเชื้อ E. coli และ Xoo ได้ทำการวิเคราะห์การควบคุมการแสดงออกในยีนนี้ โดยใช้ Tn5-gusA transcriptional and translational transposons ในเชื้อ E. coli จากผลของ Tn5-gusA transcriptional fusion transposon สนับสนุนผลการทดลองข้างต้นที่ว่าการควบคุมการแสดงออก อยู่ที่ระดับ posttranscription และปริมาณของ GusA activity มีความสัมพันธ์กับ transcription terminator สำหรับ Tn5- gusA translational fusion transposon พบว่าระดับ GusA fusion protein เพิ่มขึ้นเมื่อการเจริญเติบโตของเชื้อช้าลง (late log phase) และที่อุณหภูมิ 28 องศาเซลเซียส จาก ผลการทดลองนี้ชี้ให้เห็นว่าการควบคุมการแสดงออกที่ระดับ translation เกี่ยวข้องกับการสร้างเอนไซม์ catalase จากการศึกษายีน catalase ในเชื้อ Xoo พบว่า GusA fusion protein ถูกตรวจพบที่ระยะระหว่างการเจริญเติบโต ของเชื้อ (mid log phase) ชี้ให้เห็นว่า การควบคุมของยีน catalase ภายใต้ระยะการเจริญเติบโตของเชื้อ พบเฉพาะ ในเชื้อ E. coli แต่ไม่พบในเชื้อ Xanthomonas.