Probing regulon of ArcA in Shewanella oneidensis MR-1 by integrated genomic analyses.
Probing regulon of ArcA in Shewanella oneidensis MR-1 by integrated genomic analyses.
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DOI：
10.1186/1471-2164-9-42
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发表时间：
2008-01-25
期刊：
影响因子：
4.4
通讯作者：
Zhou J
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Gao H;Wang X;Yang ZK;Palzkill T;Zhou J
Arc双组分系统是一个全局调节因子，控制着大肠杆菌中有氧/无氧呼吸和发酵代谢中涉及的许多基因。 Shewanella oneidensis MR-1 含有一个编码假定的 ArcA 同源物的基因，与大肠杆菌 ArcA 蛋白具有约 81% 的氨基酸序列同一性，但不是全长 arcB 基因。为了了解 ArcA 在 S. oneidensis 中的作用，构建了 arcA 缺失菌株并进行了生理表征和微阵列分析。与野生型 MR-1 相比，突变体表现出有氧生长受损以及在缺氧条件下利用 DMSO 的缺陷。对在富马酸盐上需氧和厌氧生长的细胞进行的微阵列分析表明，1009 个基因的表达受到突变的显着影响（p < 0.05）。与大肠杆菌 ArcA 相比，该蛋白在 S. oneidensis 的 TCA 循环调节中似乎是可有可无的。为了进一步确定 Arc 系统调节的基因，根据 DNA 结合数据和生物信息学分析生成了 ArcA 识别权重矩阵，并用于生成 ArcA 序列亲和力图。通过结合这两种技术，我们鉴定了至少 50 个操纵子的 ArcA 调节子，其中只有 6 个被发现由大肠杆菌中的 ArcA 直接控制。这些结果表明，S. oneidensis中的Arc系统在其生理功能和调节子方面与大肠杆菌中的Arc系统有很大不同，但它们的结合基序却惊人地相似。
The Arc two-component system is a global regulator controlling many genes involved in aerobic/anaerobic respiration and fermentative metabolism in Escherichia coli. Shewanella oneidensis MR-1 contains a gene encoding a putative ArcA homolog with ~81% amino acid sequence identity to the E. coli ArcA protein but not a full-length arcB gene. To understand the role of ArcA in S. oneidensis, an arcA deletion strain was constructed and subjected to both physiological characterization and microarray analysis. Compared to the wild-type MR-1, the mutant exhibited impaired aerobic growth and a defect in utilizing DMSO in the absence of O2. Microarray analyses on cells grown aerobically and anaerobically on fumarate revealed that expression of 1009 genes was significantly affected (p < 0.05) by the mutation. In contrast to E. coli ArcA, the protein appears to be dispensable in regulation of the TCA cycle in S. oneidensis. To further determine genes regulated by the Arc system, an ArcA recognition weight matrix from DNA-binding data and bioinformatics analysis was generated and used to produce an ArcA sequence affinity map. By combining both techniques, we identified an ArcA regulon of at least 50 operons, of which only 6 were found to be directly controlled by ArcA in E. coli. These results indicate that the Arc system in S. oneidensis differs from that in E. coli substantially in terms of its physiological function and regulon while their binding motif are strikingly similar.
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