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Truncated hemoglobins in Frankia CcI3: effects of nitrogen source, oxygen concentration, and nitric oxide

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Abstract:

Frankia strain CcI3 produces 2 truncated hemoglobins, HbN and HbO. Using ion-exchange chromatography, we characterized the expression of the relative amounts of HbN and HbO in −N (nitrogen-fixing) cultures and +N (nitrogen-supplemented) cultures. The −N cultures maintained an approximately constant ratio of HbO to HbN throughout the life of the culture, with HbO constituting 80%-85% of the total hemoglobin produced. In contrast, in +N cultures, HbN was observed to increase over time and HbO decreased. Total hemoglobin as a fraction of total protein was approximately constant throughout the growth phase in −N cultures, while it decreased somewhat in +N cultures. Subjecting −N cultures to a NO generator resulted in increased production of HbN, relative to the controls. Nitrite accumulated in +N cultures, but not in −N cultures. This suggests that the greater amount of HbN in +N cultures might be due to NO produced by the reduction of nitrite. The effects of O2 concentration were determined in +N cultures. Cultures grown in 1% O2 produced about 4 times more HbO than cultures grown in 20% O2. Overall, these results provide evidence for a role of HbN in NO oxidation and for a role of HbO in adaptation to low oxygen concentrations.

La souche CcI3 de Frankia produit 2 hémoglobines tronquées, HbN et HbO. Nous avons caractérisé en chromatographie par échange d’ions l’expression des quantités relatives de HbN et de HbO dans des cultures -N (fixatrices d’azote) et +N (supplémentées en azote). Les cultures -N maintenaient un ratio approximativement constant de HbO sur HbN tout au long de la vie de la culture, la HbO constituant 80 %-85 % de l’hémoglobine totale produite. En revanche, dans les cultures +N, la HbN augmentait en fonction du temps alors que la HbO diminuait. La fraction d’hémoglobine totale dans la population totale de protéines était relativement constante à travers la phase de croissance des cultures -N, alors qu’elle diminuait quelque peu dans les cultures +N. L’exposition des cultures -N à un générateur de NO a résulté en une augmentation de la production de HbN relativement aux contrôles. Le nitrite s’accumulait dans les cultures +N mais pas dans les cultures -N. Ceci suggère que la quantité plus élevée de HbN dans les cultures +N pourrait être due au NO produit via la réduction du nitrite. Les cultures incubées dans 1 % de O2 produisaient environ 4 fois plus de HbO que les cultures incubées dans 20 % de O2. En somme, ces résultats apportent la preuve que la HbN joue un rôle dans l’oxydation par le NO et que la HbO joue un rôle dans l’adaptation aux faibles concentrations d’oxygène.

Document Type: Research Article

Publication date: July 1, 2009

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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/2009/00000055/00000007/art00010
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