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Transcriptional analysis of the Pseudomonas aeruginosa toxA regulatory gene ptxR

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Abstract:

The expression of the exotoxin A gene (toxA) in Pseudomonas aeruginosa is a complicated process that involves several regulators, including ptxR, which enhances toxA expression by 4- to 5-fold. Available evidence suggests that ptxR is expressed from two separate promoters, P1 and P2. Previous evidence indicated the presence, within the ptxR upstream region, of binding sites for several regulatory proteins, including PtxS, which negatively regulates ptxR expression. We utilized nested deletion and in vitro transcription analyses to examine the regulation of ptxR expression. The results from nested deletion analysis suggest that under aerobic conditions in iron-deficient medium, ptxR expression follows a biphasic curve that involves the P1 promoter only. Iron eliminated the second peak of ptxR expression but did not affect expression from the P2 promoter. Under microaerobic conditions, iron represses ptxR expression from subclones that carry P1 alone or P2 alone at both early and late stages of growth. Under anaerobic conditions, ptxR expression increases considerably. In addition, our results suggest that different segments of the ptxR upstream region play specific roles in ptxR expression; their deletion caused variations in the level as well as the pattern of ptxR expression. Our results also indicate that negative regulation of ptxR expression by PtxS does not occur through the PtxS binding site within the ptxR–ptxS intergenic region. In vitro transcription analysis using 70-reconstituted P. aeruginosa RNA polymerase produced one transcript that closely resembles T1, indicating that P1 is recognized by 70. RNA polymerase reconstituted with either RpoS or AlgU produced no transcripts. However, a transcript was produced by RpoH-reconstituted RNA polymerase.Key words: ptxR, regulation, Pseudomonas aeruginosa, PAO1.

L'expression du gène de l'exotoxine A (toxA) chez Pseudomonas aeruginosa est un processus compliqué qui met en jeu plusieurs régulateurs incluant ptxR, qui accroît l'expression de toxA d'un facteur de 4-5. Les preuves actuelles suggèrent que ptxR est exprimé à partir de deux promoteurs distincts, P1 et P2. La présence à l'intérieur de la région en amont de ptxR de protéines régulatrices fut préalablement mise en évidence, incluant PtxS qui régule négativement l'expression de ptxR. Nous avons employé des délétions nidifiées et des analyses de transcription in vitro afin d'examiner la régulation de l'expression de ptxR. Les résultats des analyses de délétions nidifiées ont indiqué que dans des conditions aérobies en milieu déficient en fer, l'expression de ptxR suis une courbe biphasique qui n'implique que le promoteur P1. Le fer a éliminé le second pic d'expression de ptxR mais n'a pas affecté expression du promoteur P2. Dans des conditions microaérobies, le fer inhibe l'expression de ptxR chez des sous-clones renfermant P1 seul ou P2 seul autant dans la phase de croissance précoce que tardive. Dans des conditions anaérobies, l'expression de ptxR a augmenté considérablement. De plus, nos résultats indiquent les différents segments de la région en amont de ptxR joueraient des rôles spécifiques dans l'expression de ptxR; leur délétion a entraîné des variations dans le niveau ainsi que le patron d'expression de ptxR. Nos résultats indiquent également que la régulation négative de l'expression de ptxR par PtxS ne se produit pas à travers le site de liaison de PtxS à l'intérieur de la région intergénique ptxR–ptxS. Une analyse de la transcription in vitro utilisant l'ARN polymérase de P. aeruginosa reconstituée avec 70 a produit un transcrit qui ressemble fortement à T1 indiquant que P1 est reconnu par 70. L'ARN polymérase reconstituée avec RpoS ou AlgU ne produit aucun transcrit. Toutefois, un transcrit fut produit par l'ARN polymérase reconstituée avec RpoH.Mots clés : ptxR, régulation, Pseudomonas aeruginosa, PAO1.[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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