Molecular analysis of mxbD and mxbM, a putative sensor-regulator pair required for oxidation of methanol in Methylobacterium extorquens AM1.
Molecular analysis of mxbD and mxbM, a putative sensor-regulator pair required for oxidation of methanol in Methylobacterium extorquens AM1.
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mxbD 和 mxbM 的分子分析，mxbD 和 mxbM 是扭扭甲基杆菌 AM1 中甲醇氧化所需的假定传感器-调节器对。
作者：
Amy L. Springer;Christina J. Morris;M. Lidstrom
甲基杆菌菌株中甲醇氧化基因的转录被认为需要五个基因。这些假定的调节基因包括 mxcQE（编码假定的传感器调节器对）以及 mxbDM 和 mxaB（其功能尚不清楚）。在这项研究中，扭扭甲基杆菌 AM1 中的 mxbDM 是表达与甲醇脱氢酶 (mxaF) 大亚基结构基因的 xylE 转录融合所必需的，证实了这些基因在 mxaF 转录调节中的作用。核苷酸序列表明 mxbD 编码具有两个跨膜结构域的组氨酸蛋白激酶，mxbM 编码 DNA 结合反应调节剂。与推定的 mxbD 启动子的 xylE 转录融合在单碳 (C1) 化合物上生长的野生型细胞中显示出低水平表达，而在琥珀酸上生长的细胞中没有检测到表达。该启动子构建体的删除分析表明，mxbD 起始点上游 229-129 bp 的区域是表达所必需的。 mxbD-xylE 融合体的表达在五种已知的调节突变体类别中进行了检查。在 MxcQ 和 MxcE 突变体中，xylE 表达降低至不可检测的水平，但在其他调节突变体或甲醇氧化缺陷的非调节突变体中不受影响。这些结果表明了一个调节层次结构，其中传感器-调节器对 MxcQE 控制传感器-调节器对 MxbDM 的表达，而 MxbDM 反过来控制许多参与甲醇氧化的基因的表达。
Five genes are thought to be required for transcription of methanol oxidation genes in Methylobacterium strains. These putative regulatory genes include mxcQE, which encode a putative sensor-regulator pair, and mxbDM and mxaB, whose functions are less well-understood. In this study, mxbDM in Methylobacterium extorquens AM1 were shown to be required for expression of a xylE transcriptional fusion to the structural gene for the large subunit of methanol dehydrogenase (mxaF), confirming the role of these genes in transcriptional regulation of mxaF. The nucleotide sequence suggests that mxbD encodes a histidine protein kinase with two transmembrane domains and that mxbM encodes a DNA-binding response regulator. A xylE transcriptional fusion to the putative mxbD promoter showed low-level expression in wild-type cells grown on one-carbon (C1) compounds and no detectable expression in cells grown on succinate. Deletion analysis of this promoter construct showed that the region 229-129 bp upstream of the start of mxbD is required for expression. The expression of the mxbD-xylE fusion was examined in each of the five known regulatory mutant classes. xylE expression was reduced to non-detectable levels in MxcQ and MxcE mutants, but was not affected in the other regulatory mutants or in non-regulatory mutants defective in methanol oxidation. These results suggest a regulatory hierarchy in which the sensor-regulator pair MxcQE control expression of the sensor-regulator pair MxbDM, and MxbDM in turn control expression of a number of genes involved in methanol oxidation.
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Stirling,DI