Mia мутанти Streptomes albus J1074 схильні до помилок у процесі трансляції та підвищеної чутливості до стресових чинників

O. Rydkin, O. Koshla, B. Ostash

Анотація


Streptomyces albus J1074 використаний нами як зручна модель для вивчення різних аспектів tRNALeuUAA-залежних регуляторних механізмів, притаманних представникам роду Streptomyces. Ці механізми важливі для належного перебігу морфологічних і фізіологічних змін у колоніях стрептоміцетів, таких як початок продукції антибіотиків протягом стаціонарної фази росту. Показано, що гени посттранскрипційної модифікації залишку аденозину в 37-й позиції родини тРНК з антикодоном ХХА (т. зв. гени mia) є важливими для вищезазначених процесів, швидше за все, тому, що спричинюють найсильніший вплив на tRNALeuUAA. Наші результати значною мірою узгоджуються з тим, що відомо про mia мутації в інших модельних об’єктах, таких як дріжджі й ентеробактерії. Тим не менше, ми також виявили кілька відмінностей, зокрема, зниження сприйнятливості до перекису водню. Це спонукало нас глибше вивчити властивості mia мутантів, особливо їхню реакцію на різні стресові фактори. Виявлено, що mia мутанти S. albus демонструють підвищений рівень супресії стоп-кодону TAG, порівняно з батьківським штамом. Ці мутанти є чутливішими до індуктора дисульфідного стресу діаміду та до кофеїну, що пошкоджує механізми репарації ДНК. У підсумку, відсутність певної модифікації тРНК, найвірогідніше, спричиняє однакову чи дуже подібну відповідь у всіх досліджуваних бактерій (наприклад, підвищення рівнів помилок під час трансляції), проте і викликає специфічні для виду чи роду ефекти (наприклад, різний вплив на чутливість до H2O2). Ці відмінності можна пояснити особливостями організації/функції регуляторного шляху, що координує відповідь на певний стресовий фактор. Отримані результати обговорено в ширшому контексті ролі модифікацій тРНК у біології бактерій.

Ключові слова


Streptomyces albus; тРНК; тест на супресію нонсенс-мутацій; діамід; кофеїн

Повний текст:

PDF (English)

Посилання


Aubee J. I., Olu M., Thompson K. M. TrmL and TusA are necessary for rpoS and MiaA is required for hfq expression in Escherichia coli // Biomolecules. 2017. Vol. 7. P. 39. doi: 10.3390/biom7020039. https://doi.org/10.3390/biom7020039

Bilyk B., Luzhetskyy A. Unusual site-specific DNA integration into the highly active pseudo-attB of the Streptomyces albus J1074 genome // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2014. Vol. 98. P. 5095-104. doi: 10.1007/s00253-014-5605-y. https://doi.org/10.1007/s00253-014-5605-y

Candiracci J., Migeot V., Chionh Y. H. et al. Reciprocal regulation of TORC signaling and tRNA modifications by Elongator enforces nutrient-dependent cell fate // Sci. Adv. 2019. Vol. 5. P. eaav0184. doi: 10.1126/sciadv.aav0184. https://doi.org/10.1126/sciadv.aav0184

Chan C., Pham P., Dedon P. C., Begley T. J. Lifestyle modifications: coordinating the tRNA epitranscriptome with codon bias to adapt translation during stress responses // Genome Biol. 2018. Vol. 19. P. 228. doi: 10.1186/s13059-018-1611-1. https://doi.org/10.1186/s13059-018-1611-1

Chionh Y. H., McBee M., Babu I. R. et al. tRNA-mediated codon-biased translation in mycobacterial hypoxic persistence // Nat. Commun. 2016. Vol. 7. P. 13302. doi: 10.1038/ncomms13302. https://doi.org/10.1038/ncomms13302

Edwards A. M., Addo M. A., Dos Santos P. C. Extracurricular functions of tRNA modifications in microorganisms // Genes. 2020. Vol. 11. P. 907. doi: 10.3390/genes11080907. https://doi.org/10.3390/genes11080907

Hou Y. M., Masuda I., Foster L. J. tRNA methylation: An unexpected link to bacterial resis­tance and persistence to antibiotics and beyond // Wiley Interdiscip. Rev. RNA. 2020. Vol. 11. P. e1609. doi: 10.1002/wrna.1609. https://doi.org/10.1002/wrna.1609

Huber S. M., Leonardi A., Dedon P. C., Begley T. J. The versatile roles of the tRNA epitranscriptome during cellular responses to toxic exposures and environmental stress // Toxics. 2019. Vol. 7. P. 17. doi: 10.3390/toxics7010017. https://doi.org/10.3390/toxics7010017

Kieser T., Bibb M., Buttner M. et al. Practical Streptomyces genetics. Norwich: John Innes Foundation. 2000. 634 p.

Koshla O., Lopatniuk M., Rokytskyy I. et al. Properties of Streptomyces albus J1074 mutant deficient in tRNA(Leu)(UAA) gene bldA // Arch. Microbiol. 2017. Vol. 199. P. 1175-83. https://doi.org/10.1007/s00203-017-1389-7

Koshla O., Yushchuk O., Ostash I. et al. Gene miaA for post-transcriptional modification of tRNAXXA is important for morphological and metabolic differentiation in Streptomyces // Mol. Microbiol. 2019. Vol. 112. P. 249-265. doi: 10.1111/mmi.14266. https://doi.org/10.1111/mmi.14266

Koshla O., Kravets V., Dacyuk Y. et al. Genetic analysis of Streptomyces albus J1074 mia mutants suggests complex relationships between post-transcriptional tRNAXXA modifications and physiological traits // Folia Microbiol. 2020. Vol. 65. https://doi.org/10.1007/s12223-020-00811-7

Masuda I., Matsubara R., Christian T. et al. tRNA methylation is a global determinant of bacterial multi-drug resistance // Cell Syst. 2019. Vol. 8. P. 302-314.e8. doi: 10.1016/j.cels.2019.03.008. https://doi.org/10.1016/j.cels.2019.03.008

Myronovskyi M., Welle E., Fedorenko V., Luzhetskyy A. Beta-glucuronidase as a sensitive and versatile reporter in actinomycetes // Appl. Environ. Microbiol. 2011. Vol. 77. P. 5370-5383. doi:10.1128/AEM.00434-11. https://doi.org/10.1128/AEM.00434-11

Nagaraja S., Cai M. W., Sun J. et al. Queuine is a nutritional regulator of Entamoeba histolytica response to oxidative stress and a virulence attenuator // mBio. 2021. Vol. 12. P. e03549-20. doi: 10.1128/mBio.03549-20. https://doi.org/10.1128/mBio.03549-20

Schweizer U., Bohleber S., Fradejas-Villar N. The modified base isopentenyladenosine and its derivatives in tRNA // RNA Biol. 2017. Vol. 14. P. 1197-1208. doi: 10.1080/15476286.2017.1294309. https://doi.org/10.1080/15476286.2017.1294309

Sehin Y., Koshla O., Dacyuk Y. et al. Gene ssfg_01967 (miaB) for tRNA modification influen­ces morphogenesis and moenomycin biosynthesis in Streptomyces ghanaensis ATCC14672 // Microbiology. 2019. Vol. 165. P. 233-245. https://doi.org/10.1099/mic.0.000747




DOI: http://dx.doi.org/10.30970/vlubs.2021.84.03

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.


Bookmark and Share