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在淡紫灰链霉菌和天蓝色链霉菌A3(2)中,赋予链霉素抗性的rpsL(编码核糖体蛋白S12)突变诱导放线紫红素的产生。

Induction of actinorhodin production by rpsL (encoding ribosomal protein S12) mutations that confer streptomycin resistance in Streptomyces lividans and Streptomyces coelicolor A3(2).

作者信息

Shima J, Hesketh A, Okamoto S, Kawamoto S, Ochi K

机构信息

National Food Research Institute, Tsukuba, Ibaraki, Japan.

出版信息

J Bacteriol. 1996 Dec;178(24):7276-84. doi: 10.1128/jb.178.24.7276-7284.1996.

Abstract

A strain of Streptomyces lividans, TK24, was found to produce a pigmented antibiotic, actinorhodin, although S. lividans normally does not produce this antibiotic. Genetic analyses revealed that a streptomycin-resistant mutation str-6 in strain TK24 is responsible for induction of antibiotic synthesis. DNA sequencing showed that str-6 is a point mutation in the rpsL gene encoding ribosomal protein S12, changing Lys-88 to Glu. Gene replacement experiments with the Lys88-->Glu str allele demonstrated unambiguously that the str mutation is alone responsible for the activation of actinorhodin production observed. In contrast, the strA1 mutation, a genetic marker frequently used for crosses, did not restore actinorhodin production and was found to result in an amino acid alteration of Lys-43 to Asn. Induction of actinorhodin production was also detected in strain TK21, which does not harbor the str-6 mutation, when cells were incubated with sufficient streptomycin or tetracycline to reduce the cell's growth rate, and 40 and 3% of streptomycin- or tetracycline-resistant mutants, respectively, derived from strain TK21 produced actinorhodin. Streptomycin-resistant mutations also blocked the inhibitory effects of relA and brgA mutations on antibiotic production, aerial mycelium formation or both. These str mutations changed Lys-88 to Glu or Arg and Arg-86 to His in ribosomal protein S12. The decrease in streptomycin production in relC mutants in Streptomyces griseus could also be abolished completely by introducing streptomycin-resistant mutations, although the impairment in antibiotic production due to bldA (in Streptomyces coelicolor) or afs mutations (in S. griseus) was not eliminated. These results indicate that the onset and extent of secondary metabolism in Streptomyces spp. is significantly controlled by the translational machinery.

摘要

发现一株淡紫灰链霉菌(Streptomyces lividans)TK24能产生一种色素抗生素——放线紫红素,尽管淡紫灰链霉菌通常不产生这种抗生素。遗传分析表明,TK24菌株中的链霉素抗性突变str-6是抗生素合成诱导的原因。DNA测序显示,str-6是编码核糖体蛋白S12的rpsL基因中的一个点突变,将赖氨酸-88变为谷氨酸。用赖氨酸88→谷氨酸str等位基因进行的基因替换实验明确表明,str突变单独导致了观察到的放线紫红素产生的激活。相比之下,strA1突变是一种常用于杂交的遗传标记,它不能恢复放线紫红素的产生,并且被发现导致赖氨酸-43变为天冬酰胺的氨基酸改变。当用足够的链霉素或四环素孵育细胞以降低其生长速率时,在不携带str-6突变的TK21菌株中也检测到了放线紫红素产生的诱导,并且分别从TK21菌株衍生的链霉素或四环素抗性突变体中有40%和3%产生了放线紫红素。链霉素抗性突变也阻断了relA和brgA突变对抗生素产生、气生菌丝形成或两者的抑制作用。这些str突变将核糖体蛋白S12中的赖氨酸-88变为谷氨酸或精氨酸,将精氨酸-86变为组氨酸。通过引入链霉素抗性突变,也可以完全消除灰色链霉菌(Streptomyces griseus)relC突变体中链霉素产量的下降,尽管由于bldA(在天蓝色链霉菌(Streptomyces coelicolor)中)或afs突变(在灰色链霉菌中)导致的抗生素产生受损并未消除。这些结果表明,链霉菌属中次级代谢的起始和程度受到翻译机制的显著控制。

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