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Flagellar motors of marine bacteria Halomonas are driven by both protons and sodium ions

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Bacterial cells in aquatic environments are able to reach or stay near nutrient patches by using motility. Motility is usually attained by rotating flagellar motors that are energized by electrochemical potential of H+ or Na+. In this paper, the ion specificity for flagellar rotation of two marine isolates Halomonas spp. strains US172 and US201 was investigated. Both isolates require sodium for growth and possess a respiratory-driven primary sodium pump. They are motile because of lateral flagella regardless of the presence of sodium ions. Their swimming speed under various concentrations of sodium ions with and without carbonylcyanide m-chlorophenylhydrazone, a proton conductor, and with and without phenamil, a specific inhibitor for the sodium-driven flagellar motors, was examined. The effect of carbonylcyanide m-chlorophenylhydrazone on the transmembrane proton gradient was also determined. Our results showed that the flagellar motors of the Halomonas strains were energized by both H+ and Na+ in one cell. The bimodal nature of Halomonas spp. motility with respect to the driving energy source may reflect ecophysiological versatility to adapt to a wide range of salt conditions of the marine environment.Key words: marine bacteria, Halomonas, flagellar motor, sodium, proton.

Les bactéries vivant en milieu aquatique sont capable d'atteindre ou de demeurer près de zones nutritives grâce à leur motilité. La motilité est habituellement rendu possible grâce à des moteurs rotatifs de flagelles qui sont énergisés par un potentiel électrochimique de H+ ou de Na+. Dans cet article, la spécificité des ions requis pour la rotation des flagelles de deux isolats marins, Halomonas spp. US172 et US201, a été examinée. Les deux isolats ont nécessité du sodium pour leur croissance et possédaient une pompe à sodium primaire actionnée par la respiration. Elles sont motiles grâce à des flagelles latérales, indépendamment de la présence d'ions sodium. Nous avons évalué leur vitesse à la nage sous diverses concentrations d'ions sodium avec et sans un conducteur protonique, le carbonylcyanure de m-chlorophenylhydrazone, et le phenamil, un inhibiteur spécifique des moteurs flagellaires activés par le sodium. L'impact du carbonylcyanure de m-chlorophenylhydrazone sur le gradient protonique transmembranaire a également été déterminé. Nos résultats démontrent que les moteurs flagellaires des souches de Halomonas sont énergisés par le H+ et le Na+ dans une même cellule. La nature bimodale de la motilité de Halmonas par rapport à la source d'énergie motrice pourrait refléter la flexibilité écophysiologique permettant un adaptation à des conditions variables de salinité dans l'environnement marin.Mots clés : bactéries marines, Halomonas, moteurs flagellaires, sodium, proton.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: May 1, 2004

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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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