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Molecular microbiology2007Dec01Vol.66issue(6)

アナバエナSP株PCC 7120のヘテロシスト分化とパターン形成の両方を調節する遺伝子クラスター

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文献タイプ:
  • Journal Article
  • Research Support, Non-U.S. Gov't
  • Research Support, U.S. Gov't, Non-P.H.S.
概要
Abstract

野生型Anabaena sp。糸状窒素固定シアノバクテリアであるPCC 7120株は、半正規間隔で単一のヘテロシストを生成します。ASR0100(PATU5)およびALR0101(PATU3)は、Nostoc bunctiformeのPatuの5 'および3'部分と相同です。ALR0099(Hetz)は、PATU5の5 '末端と重複しています。Hetz、PATU5、およびPATU3はすべて上方制御されているか、特に具体的に発現しています。ヘッツの変異体は、ヘテロシストの分化が遅れているか、なしを示した。対照的に、PATU3変異は、複数の隣接するヘテロシスト(MCH)の表現型を生成し、パタの背景に失われた腸骨間ヘテロシストの形成を回復しました。PATU3の発現を減少させると、ミニパット株のヘテロシストの頻度が大幅に増加しました。Hetz-PATU5-PATU3領域では、2つのプロモーター領域と2つの主要な転写産物が検出されました。Hetzの転写はHetz変異体で上方制御され、Patu3変異体でダウンレギュレートされました。変異体hetz :: c.k2およびhetz :: tn5-1087bが窒素枯渇し、p(hetc)-gfpが非常に弱く発現し、hetz :: tn5-1087b、p(hetr)-gfpは比較的強力に発現していました。規則的なパターンも変化した形態もなかった細胞で。Hetz-PATU5-PATU3クラスターは、ヘテロシストの分化とパターン形成の調整に重要な役割を果たすと結論付けています。ヘテロシストのない糸状属における相同クラスターの存在は、より一般的な役割を示唆しています。

野生型Anabaena sp。糸状窒素固定シアノバクテリアであるPCC 7120株は、半正規間隔で単一のヘテロシストを生成します。ASR0100(PATU5)およびALR0101(PATU3)は、Nostoc bunctiformeのPatuの5 'および3'部分と相同です。ALR0099(Hetz)は、PATU5の5 '末端と重複しています。Hetz、PATU5、およびPATU3はすべて上方制御されているか、特に具体的に発現しています。ヘッツの変異体は、ヘテロシストの分化が遅れているか、なしを示した。対照的に、PATU3変異は、複数の隣接するヘテロシスト(MCH)の表現型を生成し、パタの背景に失われた腸骨間ヘテロシストの形成を回復しました。PATU3の発現を減少させると、ミニパット株のヘテロシストの頻度が大幅に増加しました。Hetz-PATU5-PATU3領域では、2つのプロモーター領域と2つの主要な転写産物が検出されました。Hetzの転写はHetz変異体で上方制御され、Patu3変異体でダウンレギュレートされました。変異体hetz :: c.k2およびhetz :: tn5-1087bが窒素枯渇し、p(hetc)-gfpが非常に弱く発現し、hetz :: tn5-1087b、p(hetr)-gfpは比較的強力に発現していました。規則的なパターンも変化した形態もなかった細胞で。Hetz-PATU5-PATU3クラスターは、ヘテロシストの分化とパターン形成の調整に重要な役割を果たすと結論付けています。ヘテロシストのない糸状属における相同クラスターの存在は、より一般的な役割を示唆しています。

Wild-type Anabaena sp. strain PCC 7120, a filamentous nitrogen-fixing cyanobacterium, produces single heterocysts at semi-regular intervals. asr0100 (patU5) and alr0101 (patU3) are homologous to the 5' and 3' portions of patU of Nostoc punctiforme. alr0099 (hetZ) overlaps the 5' end of patU5. hetZ, patU5 and patU3 were all upregulated, or expressed specifically, in proheterocysts and heterocysts. Mutants of hetZ showed delayed or no heterocyst differentiation. In contrast, a patU3 mutation produced a multiple contiguous heterocyst (Mch) phenotype and restored the formation of otherwise lost intercalary heterocysts in a patA background. Decreasing the expression of patU3 greatly increased the frequency of heterocysts in a mini-patS strain. Two promoter regions and two principal, corresponding transcripts were detected in the hetZ-patU5-patU3 region. Transcription of hetZ was upregulated in a hetZ mutant and downregulated in a patU3 mutant. When mutants hetZ::C.K2 and hetZ::Tn5-1087b were nitrogen-deprived, P(hetC)-gfp was very weakly expressed, and in hetZ::Tn5-1087b, P(hetR)-gfp was relatively strongly expressed in cells that had neither a regular pattern nor altered morphology. We conclude that the hetZ-patU5-patU3 cluster plays an important role in co-ordination of heterocyst differentiation and pattern formation. The presence of homologous clusters in filamentous genera without heterocysts is suggestive of a more general role.

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