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Characterization of the iron superoxide dismutase gene of Azotobacter vinelandii: sodB may be essential for viability

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Azotobacter vinelandii contains two superoxide dismutases (SODs), a cytoplasmic iron-containing enzyme (FeSOD), and a periplasmic copper/zinc-containing enzyme (CuZnSOD). In this study, the FeSOD was found to be constitutive, while the activity of CuZnSOD increased as the culture entered the stationary phase. Total SOD (units/mg protein) in stationary phase cells grown under nitrogen-fixing conditions was not significantly different from those grown under non-nitrogen-fixing conditions. The gene encoding FeSOD (sodB) was isolated from an A. vinelandii cosmid library. A 1-kb fragment containing the coding region and 400 base pairs of upstream sequence was cloned and sequenced. The nucleotide sequence and the deduced amino acid sequence had a high degree of homology with other bacterial FeSODs, particularly with P. aeruginosa. Attempts to construct a sodB mutant by recombination of a sodB::kan insertion mutation into the multicopy chromosome of A. vinelandii were unsuccessful even in the presence of SOD mimics or nutritional supplements. These results suggest that FeSOD may be essential for the growth and survival of A. vinelandii, and that the periplasmic CuZnSOD cannot replace the function of FeSOD.

Azotobacter vinelandii contient deux superoxyde dismutases (SODs): une enzyme cytoplasmique contenant du fer (FeSOD) et une enzyme périplasmique contenant du cuivre/zinc (CuZnSOD). Dans cette étude, nous avons découvert que la FeSOD est constitutive, alors que l'activité de la CuZnSOD augmentait à mesure que les cellules entraient en phase stationnaire. Le taux de SOD total (unités/mg de protéines) dans les cellules en phase stationnaire ayant poussé dans des conditions de fixation de l'azote n'était pas significativement différent de celui retrouvé dans des cellules ayant été cultivées dans des conditions non fixatrices. Le gène codant pour la FeSOD (sodB) a été isolé à partir d'une banque de cosmides de A. vinelandii. Une fragment de 1 kb contenant la région codante ainsi qu'une séquence de 400 paires de bases en amont furent clonés et séquencés. La séquence de nucléotides de même que la séquence d'acides aminés déduite affichaient un haut degré d'homologie avec d'autres FeSODs bactériennes, tout particulièrement avec celle de P. aeruginosa. Les tentatives de construire un mutant sodB par recombinaison d'une mutation insertionnelle sodb::kan dans le chromosome multicopie de A. vinelandii ont échoué, même en la présence de pseudo-SODs ou de suppléments nutritionnels. Ces résultats indiquent que la FeSOD pourrait être essentielle au développement et à la survie de A. vinelandii, et que la CuZnSOD périplasmique ne peut remplacer le rôle de la FeSOD.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: January 1, 2001

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  • Published since 1954, this monthly journal contains new research in the field of microbiology including applied microbiology and biotechnology; microbial structure and function; fungi and other eucaryotic protists; infection and immunity; microbial ecology; physiology, metabolism and enzymology; and virology, genetics, and molecular biology. It also publishes review articles and notes on an occasional basis, contributed by recognized scientists worldwide.
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