Molecular characterization of autoinduction of bioluminescence in the Microtox® indicator strain Vibrio fischeri ATCC 49387

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Abstract:

Repeated attempts to clone the luxI from Vibrio fischeri ATCC 49387 failed to produce a clone carrying a functional LuxI. Sequence data from the clones revealed the presence of a polymorphism when compared with previously published luxI sequences, prompting further characterization of bioluminescence regulation in V. fischeri ATCC 49387. Further investigation of V. fischeri ATCC 49387 revealed that its LuxI protein lacks detectable LuxI activity due to the presence of a glutamine residue at position 125 in the deduced amino acid sequence. Specific bioluminescence in V. fischeri ATCC 49387 increases with increasing cell density, indicative of a typical autoinduction response. However, conditioned medium from this strain does not induce bioluminescence in an ATCC 49387 luxR-plux-based acyl homoserine lactone reporter strain, but does induce bioluminescence in ATCC 49387. It has been previously shown that a V. fischeri MJ-1 luxI mutant exhibits autoinduction of bioluminescence through N-octanoyl-L-homoserine lactone, the product of the AinS autoinducer synthase. However, a bioreporter based on luxR-plux from V. fischeri ATCC 49387 responded poorly to conditioned medium from V. fischeri ATCC 49387 and also responded poorly to authentic N-octanoyl-DL-homoserine lactone. A similar MJ-1-based bioreporter showed significant induction under the same conditions. A putative ainS gene cloned from ATCC 49387, unlike luxI from ATCC 49387, expresses V. fischeri autoinducer synthase activity in Escherichia coli. This study suggests that a regulatory mechanism independent of LuxR and LuxI but possibly involving AinS is responsible for the control of autoinduction of bioluminescence in V. fischeri ATCC 49387.Key words: quorum sensing, bioluminescence, Vibrio fischeri.

Des tentatives répétées de cloner le gène luxI de Vibrio fischeri ATCC 49387 furent incapables de générer un clone renfermant un LuxI fonctionnel. Les données sur la séquence des clones ont révélé la présence d'un polymorphisme lorsque comparées à des séquences de luxI préalablement publiées, ce qui incita une caractérisation plus approfondie de la régulation de la bioluminescence chez V. fischeri ATCC 49387. Un examen de V. fischeri ATCC 49387 a révélé que sa protéine LuxI ne démontrait pas d'activité LuxI en soi, dû à la présence d'un résidu glutamine à la position 125 de la séquence d'acides aminés déduite. La bioluminescence spécifique de V. fischeri ATCC 49387 augmente avec l'accroissement de la densité cellulaire, signe caractéristique d'une réponse d'autoinduction. Toutefois, le milieu conditionné de cette souche n'induit pas la bioluminescence chez une souche renfermant le rapporteur acyle homosérine lactone basé sur luxR-plux de la souche ATCC 49387 mais induit la bioluminescence chez ATCC 49387. Il fut préalablement établi qu'un mutant MJ-1 luxI de V. fischeri démontre une autoinduction de la bioluminescence à travers le N-octanoyl-L-homosérine lactone, un produit de la synthase autoinductrice AinS. Toutefois, un rapporteur biologique basé sur luxR-plux de V. fischeri ATCC 49387 a répondu faiblement au milieu conditionné de V. fischeri ATCC 49387 et a également répondu faiblement à du N-octanoyl-DL-homosérine lactone authentique. Un rapporteur biologique semblable basé sur MJ-1 a démontré une induction significative dans les mêmes conditions. Un gène ainS putatif cloné de l'ATCC 49387 exprime l'activité synthase autoinductrice chez Escherichia coli, contrairement à luxI de V. fischeri. Ce travail indique qu'un mécanisme de régulation indépendant de LuxR et LuxI mais mettant possiblement en jeu AinS est responsable du contrôle de l'autoinduction de la bioluminescence chez V. fischeri ATCC 49387.Mots clés : sensibilité au quorum, bioluminescence, Vibrio fischeri.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: July 1, 2005

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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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