グアニンヌクレオチドグアノシン5'-二リン酸3'-二リン酸およびGTPは、亜ティル菌における抗生物質バチリシンの産生を協力的に調節します

ポリシストロニックオペロン（YWFBCDEFG）とモノシストリック遺伝子（YWFH）が、亜種のバチリシンの生合成に必要であることがわかりました。プラスミド統合によるこれらの遺伝子の破壊により、粗抽出物におけるバチリシンシンテターゼ活性の欠如を伴うバチリシンを産生する能力が失われました。転写LACZ融合システムを使用して、バチリシン生合成の調節メカニズムを調査しました。これらの遺伝子の転写は、指数から静止相への移行時に誘導されることがわかった。転写の誘導は、必要なアミノ酸を枯渇させることにより加速されました。これは、野生型（REL（+））細胞をアミノ酸制限培地に移して行われました。対照的に、RelA変異細胞では遺伝子発現の増強は検出されませんでした。野生型（REL（+））細胞では、GMPシンテターゼ阻害剤であるデコイイニンの添加によってもたらされる細胞内GTPの強制還元であり、YWFBCDEFGオペロンとYWFH遺伝子の両方の発現を強化し、2.5になりました。 - バシリシン生産の折りたたみ。GTPのレベルを検出することにより定常相遺伝子を調節するCody遺伝子の破壊は、これらの遺伝子の転写も誘導しました。対照的に、YWFHの発現は誘導されたものの、レラ細胞におけるYWFBCDEFGの発現は、デコイニンの添加またはコーディの破壊によって活性化されませんでした。さらに、コーディの破壊により、REL（+）細胞でのみバチリシン産生が増加しました。これらの結果は、グアノシン5'-二リン酸3'-二リン酸（PPGPP）がYWFBCDEFGオペロンの転写に重要な役割を果たし、これらの遺伝子の転写は、コーディを介して信号として伝達される細胞内GTPのレベルに依存していることを示しています。 - 媒介抑制システム。Streptomyces spp。の抗生物質産生とは異なり、B。subtilisのバチリシン生産は、グアニンヌクレオチドPPGPPおよびGTPで構成される二重調節システムによって制御されることを提案します。

We found that a polycistronic operon (ywfBCDEFG) and a monocistronic gene (ywfH) are required for the biosynthesis of bacilysin in Bacillus subtilis. The disruption of these genes by plasmid integration caused loss of the ability to produce bacilysin, accompanied by a lack of bacilysin synthetase activity in the crude extract. We investigated the regulatory mechanism for bacilysin biosynthesis using the transcriptional lacZ fusion system. The transcription of these genes was found to be induced at the transition from exponential to stationary phase. Induction of transcription was accelerated by depleting a required amino acid, which was done by transferring the wild-type (rel(+)) cells to an amino acid-limited medium. In contrast, no enhancement of the gene expression was detected in relA mutant cells. In wild-type (rel(+)) cells, a forced reduction of intracellular GTP, brought about by addition of decoyinine, which is a GMP synthetase inhibitor, enhanced the expression of both the ywfBCDEFG operon and the ywfH gene, resulting in a 2.5-fold increase in bacilysin production. Disruption of the codY gene, which regulates stationary phase genes by detecting the level of GTP, also induced transcription of these genes. In contrast, the expression of ywfBCDEFG in relA cells was not activated either by decoyinine addition or codY disruption, although the expression of ywfH was induced. Moreover, the codY disruption resulted in an increase of bacilysin production only in rel(+) cells. These results indicate that guanosine 5'-diphosphate 3'-diphosphate (ppGpp) plays a crucial role in transcription of the ywfBCDEFG operon and that the transcription of these genes are dependent upon the level of intracellular GTP which is transmitted as a signal via the CodY-mediated repression system. We propose that, unlike antibiotic production in Streptomyces spp., bacilysin production in B. subtilis is controlled by a dual regulation system composed of the guanine nucleotides ppGpp and GTP.