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The glcB locus of Rhizobium leguminosarum VF39 encodes an arabinose-inducible malate synthase

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In the course of a study conducted to isolate genes upregulated by plant cell wall sugars, we identified an arabinose-inducible locus from a transcriptional fusion library of Rhizobium leguminosarum VF39, carrying random insertions of the lacZ transposon Tn5B22. Sequence analysis of the locus disrupted by the transposon revealed a high similarity to uncharacterized malate synthase G genes from Sinorhizobium meliloti, Agrobacterium tumefaciens, and Mesorhizobium loti. This enzyme catalyzes the condensation of glyoxylate and acetyl-CoA to yield malate and CoA and is thought to be a component of the glyoxylate cycle, which allows microorganisms to grow on two carbon compounds. Enzyme assays showed that a functional malate synthase is encoded in the glcB gene of R. leguminosarum and that its expression is induced by arabinose, glycolate, and glyoxylate. An Escherichia coli aceB glcB mutant, complemented with the R. leguminosarum PCR-amplified gene, recovered malate synthase activity. A very similar genome organization of the loci containing malate synthase and flanking genes was observed in R. leguminosarum, S. meliloti, and A. tumefaciens. Pea plants inoculated with the glcB mutant or the wild-type strain showed no significant differences in nitrogen fixation. This is the first report regarding the characterization of a mutant in one of the glyoxylate cycle enzymes in the rhizobia.Key words: Rhizobium, malate synthase, glyoxylate cycle, arabinose metabolism.

Lors d'une étude visant à isoler les gènes dont la régulation est haussée par des sucres de la paroi cellulaire de plantes, nous avons identifié un locus inductible par l'arabinose à partir d'une banque de fusions transcriptionelles du Rhizobium leguminosarum VF39 porteur d'insertions aléatoire du transposon lacZ Tn5B22. La séquence de ce locus modifiée par l'insertion du transposon a démontré une forte similitude avec les gènes non caractérisés de la malate synthase G retrouvés chez Sinorhizobium meliloti, Agrobacterium tumefaciens et Mesorhizobium loti. Cette enzyme catalyse la condensation du glyoxylate et de l'acétyl-CoA pour produire du malate et du CoA et on croit que cette enzyme est un élément du cycle du glyoxylate qui permet aux microorganismes de se multiplier sur des composés à deux carbones. Des essais enzymatiques ont confirmé qu'une malate synthase fonctionnelle était codée par le gène glcB de R. leguminosarum et que son expression était induite par l'arabinose, le glycolate et le glyoxylate. Un mutant Escherichia coli aceB glcB, complémenté avec le gène de R. leguminosarum amplifié par PCR, a retrouvé son activité de malate synthase. Une organisation très comparable des loci contenant la malate synthase et les gènes flanquants a été observée chez R. leguminosarum, S. meliloti et A. tumefaciens. Des plantes de pois inoculés avec le mutant glcB ou avec la souche sauvage n'ont pas présenté de différences significatives dans la fixation de l'azote. La présente étude est une première concernant la caractérisation d'un mutant d'une des enzymes du cycle du glyoxylate chez les rhizobiums.Mots clés : Rhizobium, malate synthase, cycle du glyoxylate, métabolisme de l'arabinose.[Traduit par la Rédaction]

Keywords: Rhizobium; arabinose metabolism; cycle du glyoxylate; glyoxylate cycle; malate synthase; métabolisme de l'arabinose

Document Type: Research Article

Publication date: 2002-10-01

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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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