CC BY
19
Естественные науки
СалямаМ.А.Ф., Гимадеева Р.М., Бабынин Э.В., Барабанщиков Б.И. Роль гена rpoS в адаптивном мутагенезе у Salmonella typhimurium // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Естеств. науки. - 2011. - Т. 153, кн. 2. - С. 22-28.
УДК 574.3+579.842.14.044(047)
РОЛЬ ГЕНА rpoS В АДАПТИВНОМ МУТАГЕНЕЗЕ У Salmonella typhimurium
М.А. Ф. Саляма, Р.М. Гимадеева, Э.В. Бабынин, Б.И. Барабанщиков
Аннотация
С помощью флуктуационного теста определяли характер и частоту мутаций у штаммов SF553 и JF2794 Salmonella typhimurium, различающихся по rpoS-статусу. Показано участие гена rpoS в адаптивном мутагенезе. Частота His-реверсий, а также мутаций устойчивости к канамицину и рифампицину у штамма SF553 (rpoS) была выше в 2-8 раз, чем у штамма JF2794 (rpoS). Определение скорости отмирания культур в условиях голодания показало, что штамм SF553 был более устойчив, чем JF2794, однако разница в жизнеспособности культур была менее 30%. Полученные результаты свидетельствуют о том, что различия в частоте мутаций этих двух штаммов связаны с тем, что rpoS напрямую участвует в адаптивном мутагенезе. Предполагается, что белок RpoS играет регуля-торную роль в системе запуска индуцированного стрессом мутагенеза у бактерий.
Ключевые слова: адаптивный мутагенез, Salmonella typhimurium, устойчивость к антибиотикам, rpoS.
Summary
M.A.F. Salama, R.M. Gimadeeva, E.V. Babynin, B.I. Barabanschikov. The Role of rpoS Gene in Adaptive Mutagenesis in Salmonella typhimurium.
Fluctuation test was performed to determine the frequency and nature of mutations in strains Salmonella typhimurium SF553 and JF2794 having different rpoS genotypes. The role of rpoS gene in adaptive mutagenesis was revealed. The frequency of His+ reversions as well as mutations in kanamycin and rifampicin resistance genes was 2-8 times higher in S. typhimurium SF553 (rpoS+) than in S. typhimurium JF2794 (rpoS-). S. typhimurium SF553 was more resistant to death under starvation conditions than S. typhimurium JF2794; however, the difference in viability of the cultures was less than 30%. Our results suggest that variations in the mutation frequency of these two strains can be explained by the fact that rpoS is directly involved in adaptive mutagenesis. We hypothesize that RpoS protein plays a regulatory role in the activation of stress-induced mutagenesis in bacteria.
Key words: adaptive mutagenesis, Salmonella typhimurium, antibiotic resistance, rpoS.
Литература
1. Piggot P.J., Hilbert D.W. Sporulation of Bacillus subtilis // Curr. Opin. Microbiol. -
2004. - V.7, No 6. - P. 579-586.
2. Hengge-Aronis R. Recent insights into the general stress response regulatory network in Escherichia coli // J. Mol. Microbiol. Biotechnol. - 2002. - V. 4, No 3. - P. 341-346.
3. Ishihama A. Functional modulation of Escherichia coli RNA polymerase // Annu. Rev. Microbiol. - 2000. - V. 54. - P. 499-518.
4. Lange R. Hengge-Aronis R. Growth phase-regulated expression of bolA and morphology of stationary-phase Escherichia coli cells are controlled by the novel sigma factor 5S // J. Bacteriol. - 1991. - V. 173, No 14. - P. 4474-4481.
5. Бабынин Э.В., Гасимова Г.А., Монтано А. Участие адаптивного мутагенеза в развитии устойчивости к канамицину у Salmonella typhimurium // Ученые записки КГАВМ им. Н.Э. Баумана. - 2009. - Т. 196. - С. 54-60.
6. Бабынин Э.В. Влияние внеклеточных метаболитов на частоту Thy+ ревертантов в популяции Salmonella typhimurium // Микробиол. - 2006. - Т. 75, № 4. - С. 521-524.
7. Гизатуллин Ф.Ш., Бабынин Э.В. Специфичность и время возникновения His -реверсий индуцированных гистидиновым голоданием у Salmonella typhimurium // Генетика. - 1996. - Т. 39, № 10. - С. 1333-1340.
8. Rosenberg S.M. Evolving responsively: adaptive mutation // Nat. Rev. Genet. - 2001. -V. 2, No 8. - P. 504-515.
9. Cairns J., Overbaugh J., Miller S. The origin of mutants // Nature. - 1988. - V. 335, No 6186. - P. 142-145.
10. Kivisaar M. Mechanisms of stationary-phase mutagenesis in bacteria: mutational processes in pseudomonads // FEMS Microbiol. Lett. - 2010. - V. 312, No 1. - P. 1-14.
11. Luria S.E., DelbruckM. Mutations of bacteria from virus sensitivity to virus resistance // Genetics. - 1943. - V. 28, No 6. - P. 491-511.
12. Bjedov I., Tenaillon O., GerardB., Souza V., Denamur E., Radman M., Taddei F., Matic I. Stress-induced mutagenesis in bacteria // Science. - 2003. - V. 300, No 5624. - P. 14041409.
13. Lombardo M.J., Aponyi I., Rosenberg S.M. General stress response regulator RpoS in adaptive mutation and amplification in Escherichia coli // Genetics. - 2004. - V. 166, No 2. - P. 669-680.
14. Gizatullin F.S., Babynin E.V. The selection-induced His+ reversion in Salmonella typhimurium // Mutat. Res. - 1996. - V. 357, No 1-2. - P. 43-56.
15. McKenzie G.J., Lee P.L., Lombardo M.-J., Hastings P.J., Rosenberg S.M. SOS mutator DNA polymerase IV functions in adaptive mutation and not adaptive Amplification // Mol. Cell. - 2001. - V. 7, No 3. - P. 571-579.
16. Yeiser B., Pepper E.D., Goodman M.F., Finkel S.E. SOS-induced DNA polymerases enhance long-term survival and evolutionary fitness // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. -2002. - V. 99, No 13. - P. 8737-8741.
17. Layton J.C., Foster P.L. Error-prone DNA polymerase IV is controlled by the stress-response sigma factor, RpoS, in Escherichia coli // Mol. Microbiol. - 2003. - V. 50, No 2. - P. 549-561.
Поступила в редакцию 02.03.11
Саляма Мона Фарид Али - аспирант кафедры генетики Казанского (Приволжского) федерального университета.
Гимадеева Разина Маратовна - студент кафедры генетики Казанского (Приволжского) федерального университета.
Бабынин Эдуард Викторович - кандидат биологических наук, доцент кафедры генетики Казанского (Приволжского) федерального университета. E-mail: [email protected]
Барабанщиков Борис Иванович - доктор биологических наук, профессор кафедры генетики Казанского (Приволжского) федерального университета. E-mail: [email protected]
