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Molecular characterization and expression profile of pectin-lyase-encoding genes from Penicillium griseoroseum

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Abstract:

Penicillium griseoroseum has been studied by our group because of its good pectinase production. Attempts have been done to clone pectinolytic genes, aiming to obtain pectinase-overproducing strains for industrial purposes. Here, two genes coding for pectin lyase were isolated from the P. griseoroseum genome. The plg1 gene has an open reading frame of 1341 bp coding for a putative protein of 374 amino acids with a calculated molecular mass of 40.1 kDa. The plg2 gene is characterized by an open reading frame of 1400 nucleotides and codes for a polypeptide of 383 amino acids. The plg1 gene 5′-flanking region contains putative binding sites for the transcription factors involved in regulation by ambient pH and catabolite repression. The primary structure of Plg1 and Plg2 proteins showed a relatively high homology (varying between 32.4% and 74.8%) to fungal pectin lyases characterized to date. Southern blotting analysis revealed that both genes are present as single copies in the fungus genome. Expression studies revealed a differing pattern of gene expression of plg1 and plg2 when mycelium was cultivated on medium containing different pectic components. Citric pectin followed by apple pectin were the carbon sources that best induced plg1 expression, and transcripts were detected from 24 to 76 h. The expression of the plg2 gene was monitored by reverse transcriptase – polymerase chain reaction, since Northern analysis failed to detect hybridization signals. The differential expression of these genes may provide means for the fungus to adapt to various growth conditions.Key words: pectin lyase, gene cloning, Penicillium griseoroseum, gene expression.

Penicillium griseoroseum a été étudié par notre groupe à cause de sa bonne production de pectinase. Nous avons tenté de cloner les gènes pectolytiques dans le but d'obtenir des souches surproduisant de la pectinase pour un usage industriel. Dans le cas présent, deux gènes codant pour des pectine lyases furent isolés du génome de P. griseoroseum. Le gène plg1 a un cadre de lecture ouvert de 1341 paires de base codant une protéine putative de 374 acides aminés ayant un masse moléculaire calculé de 40,1 kDa. Le gène plg2 est caractérisé par un cadre de lecture ouvert de 1400 nucléotides et code un polypeptide de 383 acides aminés. La région 5′ flanquant le gène plg1 contient des sites de liaison putatifs pour des facteurs de transcription impliqués dans la régulation par le pH ambiant et la répression catabolique. La structure primaire des protéines Plg1 et Plg2 démontrait une homologie relativement élevée (variant entre 32,4 % et 74,8 %) à des pectine lyases fongiques caractérisées jusqu'à maintenant. Une analyse d'hybridation de type Southern a révélé que les deux gènes étaient présents en tant que copies simples dans le génome du champignon. Des études d'expression ont révélé un patron d'expression génique qui différait entre plg1 et plg2 lorsque le mycélium était cultivé dans un milieu contenant différentes composantes pectiques. La pectine citrique, suivie par la pectine de pommes, était la source de carbone qui induisait le mieux l'expression de plg1 et ses transcrits furent détectés de 24 à 76 h. L'expression du gène plg2 fut relevée par réaction de la polymérase en chaîne et transcription inverse puisque l'analyse par Northern n'a pu détecter de signal d'hybridation. L'expression différentielle de ces gènes pourrait fournir au champignon le moyen de s'adapter à différentes conditions de croissance.Mots clés : pectine lyase, clonage de gènes, Penicillium griseoroseum, expression génique.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: November 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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