Úloha ARE5 ABCF proteinů v antibiotické rezistenci a regulaci u rodu Streptomyces

Abstract

Microorganisms need to quickly adapt to environmental changes, which leads to optimization of their gene expression and its manifestation in various phenotypic traits. The dynamics and complexity of this plasticity are not yet fully understood given the current state of knowledge. This work focuses on ARE5 resistance proteins of the ABCF protein subfamily, which provide resistance to antibiotics that inhibit translation by binding to the large 50S ribosomal subunit, specifically to lincosamides, streptogramins A, and pleuromutilins (LSAP). In the lincomycin producer Streptomyces lincolnensis ATCC 25466, we described the involvement of the ARE5 protein LmrC in a newly described signalling cascade. This cascade accelerates the onset of lincomycin production in response to the presence of antibiotics in the environment, leading to synchronization of lincomycin production in the bacterial population. The LmrC protein triggers the expression of the positive regulator LmbU, which further triggers lincomycin production itself. Subsequently, LmrC production is suppressed by the function of the remaining two resistance proteins LmrA and LmrB, whose genes are encoded in the lincomycin biosynthetic gene cluster (BGC) together with the lmrC and lmbU genes. The influence on secondary metabolite production was...

Mikroorganismy se potřebují rychle adaptovat na změny prostředí, což vede k optimalizaci jejich genové exprese a jejímu vyústění v různé fenotypické projevy. Dynamika a komplexnost této plasticity není za současného stavu poznání stále plně pochopena. Tato práce se zaměřuje na rezistenční proteiny ARE5 podrodiny ABCF proteinů, které udílejí rezistenci vůči antibiotikům inhibujícím translaci vazbou na velkou 50S ribozomální podjednotku, konkrétně vůči linkosamidům, streptograminům A a pleuromutilinům (LSAP). U producenta linkomycinu Streptomyces lincolnensis ATCC 25466 se nám podařilo popsat zapojení ARE5 proteinu LmrC do nově objevené signální kaskády. Tato kaskáda urychluje nástup produkce linkomycinu v odpovědi na přítomnost antibiotik v prostředí, čímž dochází k synchronizaci produkce linkomycinu v bakteriální populaci. Protein LmrC spouští expresi pozitivního regulátoru LmbU, ten dále spouští vlastní produkci linkomycinu. Následně je produkce LmrC potlačena funkcí zbylých dvou rezistenčních proteinů LmrA a LmrB, jejichž geny jsou kódovány v linkomycinovém biosyntetickém genovém klastru (BGC) spolu s geny lmrC a lmbU. Vliv na produkci sekundárních metabolitů byl pozorován také pro ARE5 proteiny TiaA (SCO0636) a SCO6720 kódované v genomu bakterie Streptomyces coelicolor M145. Tyto proteiny...