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Regulation of Sinorhizobium meliloti 1021 rrnA-reporter gene fusions in response to cold shock

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Abstract:

We previously reported that mutants of Sinorhizobium meliloti 1021 carrying luxAB insertions in each of the three 16S rRNA genes exhibited a dramatic (28-fold) increase in luminescence following a temperature downshift from 30 to 15°C. These results raised the possibility that the rRNA operons (rrn) of S. meliloti were cold shock loci. In testing this possibility, we found that fusion of the S. meliloti 1021 rrnA promoter to two different reporter genes, luxAB and uidA, resulted in hybrid genes that were transiently upregulated (as measured by transcript accumulation) about four- to sixfold in response to a temperature downshift. These results are consistent with the hypothesis that the rrn promoters are transiently upregulated in response to cold shock. However, much of the apparent cold shock regulation of the initial luxAB insertions was due to an unexpected mechanism: an apparent temperature-dependent inhibition of translation. Specifically, the rrnA sequences from +1 to +172 (relative to the start of transcription) were found to greatly decrease the ability of S. meliloti to translate hybrid rrn–luxAB transcripts into active protein at 30°C. This effect, however, was largely eliminated at 15°C. Possible mechanisms for the apparent transient increase in rrnA promoter activity and temperature-dependent inhibition of translation are discussed.Key words: rhizobium, gene expression, luciferase.

Nous avons déjà confirmé que des mutants de la souche 1021 de Sinorhizobium meliloti porteurs d'insertions luxAB dans chacun des trois gènes de l'ARNs 16S présentaient une augmentation dramatique ( 28 fois) de la luminescence suite à une baisse de température de 30 à 15°C. Ces résultats ont soulevé la possibilité que les opérons ARNa (rrn) de S. meliloti étaient les loci des proteins de stress par le froid. En vérifiant cette hypothèse, nous avons constaté que la fusion du promoteur rrnA de S. meliloti avec deux gènes rapporteurs différents, luxAB et uidA, formaient des gènes hybrides qui présentaient temporairement une hausse de la régulation (telle que mesurée par l'accumulation de copies) d'environ 4 à 6 fois en réponse à la baisse de la température. Les résultats obtenus concordent avec l'hypothèse voulant que les promoteurs rrn présentent temporairement une régulation à la hausse en réponse à un choc par le froid. Par contre, une portion importante de la régulation apparente au choc dû au froid reliée aux insertions luxAB était due à un mécanisme insoupçonné: une inhibition probable de la traduction dépendante de la température. De façon plus précise, les séquences rrnA allant de + 1 à + 172 (début de la transcription) ont fortement diminué la capacité de S. meliloti à traduire les copies rrn–luxAB hybrides en protéines actives à 30°C. Cet effet était par contre largement neutralisé à 15°C. Nous discutons des mécanismes possibles de cette augmentation temporaire apparente de l'activité du promoteur rrnA et de l'inhibition de la traduction dépendante de la température.[Traduit par la Rédaction]

Keywords: gene expression; luciferase; rhizobium

Document Type: Research Article

Publication date: 2002-09-01

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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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