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Extracytoplasmic storage as the nickel resistance mechanism in a natural isolate of Pseudomonas putida S4

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Abstract:

Metal resistances in microbes are important to study not only to understand metal homeostasis but also to use such organisms further in environmental bioremediation. Nickel (Ni2+) is an important micronutrient, which at higher concentration becomes toxic. Many Ni2+-resistant organisms are known, which resist metal by active efflux. Pseudomonas putida S4, a natural isolate from India, is reported to show a multi-metal resistance profile. In the present study, the Ni2+-resistance mechanism in strain S4 was examined. Wild-type cells gradually accumulated Ni2+ but kept it preferentially in the periplasmic space in a bound form. In Ni2+-sensitive mutants, periplasmic storage was disturbed and more metal accumulated cytoplasmically, producing toxicity. Sodium dodecyl sulphate – polyacrylamide gel electrophoresis analysis of periplasmic proteins revealed a band of approximately 18 kDa, which appeared only in Ni2+-exposed wild-type cells, and which was absent from cells not exposed to Ni2+ as well as from Ni2+-sensitive mutants. On the basis of these observations, we propose a Ni2+-resistance mechanism in P. putida S4 based on sequestration of metal in the periplasmic space. This is the first study of sequestration-based Ni2+ resistance.Key words: nickel, resistance, periplasmic storage, Pseudomonas putida.

Il est important d'étudier les résistances aux métaux chez les microbes non seulement pour comprendre l'homéostasie des métaux mais également pour utiliser de tels organismes dans des applications futures en bioremédiation environnementale. Le nickel est un micronutriment important qui devient toxique à concentrations élevées. Plusieurs organismes résistants au Ni2+ ont été rapportés, qui résistent au métal par efflux actif. Il fut rapporté que Pseudomonas putida S4, un isolat naturel de l'Inde, démontrait un profil de résistance à de multiples métaux. Dans ce rapport, le mécanisme de résistance au nickel chez la souche S4 a été étudié. Nos résultats montrent que les cellules de type sauvage accumulent graduellement du Ni2+ mais le conservent davantage dans l'espace périplasmique sous une forme liée. Chez les mutants sensibles au Ni2+, l'accumulation périplasmique est perturbée et davantage de métal s'infiltre, entraînant ainsi de la toxicité. Une analyse par électrophorèse sur gel de polyacrylamide avec dodécylsulphate de sodium des protéines périplasmiques révèle une bande à la ~18 kDa qui apparaît seulement chez les cellules de type sauvage exposées au Ni2+ mais est absente chez les cellules non exposées au Ni2+ ainsi que chez les mutants sensibles au Ni2+. En s'appuyant sur ces observations, nous proposons un mécanisme de résistance au Ni2+ chez cette souche basée sur la séquestration du métal dans l'espace périplasmique. Il s'agit de la première description d'une résistance basée sur la séquestration du Ni2+.Mots clés : nickel, résistance, accumulation périplasmique, Pseudomonas putida.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: April 1, 2006

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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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nrc/cjm/2006/00000052/00000004/art00002
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