Streptococcus thermophilusからの2つの密接に関連する統合的および共役要素の微分調節

背景：2つの密接に関連するアイス、ICEST1とICEST3が、乳酸酸細菌の連鎖球菌で特定されています。それらの共役および組換えモジュールはほぼ同一であり（95％ヌクレオチド同一性）、およびそれらのレギュレーションモジュールに関連していますが、以前の研究では、ICEST3を運ぶトランスジュガガンがICEST1の1000因子を超えるレートで生成されたことが実証されています。 結果：ICEST1およびICEST3転写、切除、および複製の機能的調節は、異なる条件（指数成長または定常期、Mitomycin Cへの博覧会によるDNA損傷）で調査されました。分析により、再結合と共役モジュール（長い一意の転写産物）の同一の転写組織が明らかになりましたが、それらの調節モジュールの転写組織は異なることがわかりました（ICEST1の2つのオペロンですが、ICEST3では1つだけです）。Icest3の定常期の3）。両方の要素について、定常期とDNAの損傷は、共役再結合と調節モジュールの転写レベルの上昇につながります。成長培養条件が何であれ、ICEST1の切除はICEST3の切除よりも低いことがわかりました。これは、より弱い伝達周波数と一致しています。さらに、両方の要素で、固定相（ICEST1で8.9倍、ICEST3で1.31倍）の切除が増加し、DNA損傷（ICEST1の場合は38倍、ICEST3の場合は18倍）によって大幅に増加します。ICEは一般に複製要素とは記述されていませんが、ICEST3のコピー数は、その抱えた株CNRZ385のマトマイシンC暴露後に急激な増加（9.6倍）を示しました。この結果は、ICEST3がICEST1ホスト株CNRZ368に由来するひずみで導入され、この要素に対して削除された場合に観察されませんでした。この発見は、氷の挙動に対する宿主細胞の影響を示唆しています。 結論：すべてを合わせて、これらの結果は、ICEST1、ICEST3、および密接に関連するアイスが共有する規制の新しいメカニズムを示唆しています。これは、主要な宿主種に属する株によって実行される氷の活動の部分的なシャットダウンの最初の報告です。ICEST3コピー数の急激な増加は、複製の誘導を示唆しています。このような条件付き細胞内複製は、ICE間で一般的になる場合があります。

BACKGROUND: Two closely related ICEs, ICESt1 and ICESt3, have been identified in the lactic acid bacterium Streptococcus thermophilus. While their conjugation and recombination modules are almost identical (95% nucleotide identity) and their regulation modules related, previous work has demonstrated that transconjugants carrying ICESt3 were generated at rate exceeding by a 1000 factor that of ICESt1. RESULTS: The functional regulation of ICESt1 and ICESt3 transcription, excision and replication were investigated under different conditions (exponential growth or stationary phase, DNA damage by exposition to mitomycin C). Analysis revealed an identical transcriptional organization of their recombination and conjugation modules (long unique transcript) whereas the transcriptional organization of their regulation modules were found to be different (two operons in ICESt1 but only one in ICESt3) and to depend on the conditions (promoter specific of stationary phase in ICESt3). For both elements, stationary phase and DNA damage lead to the rise of transcript levels of the conjugation-recombination and regulation modules. Whatever the growth culture conditions, excision of ICESt1 was found to be lower than that of ICESt3, which is consistent with weaker transfer frequencies. Furthermore, for both elements, excision increases in stationary phase (8.9-fold for ICESt1 and 1.31-fold for ICESt3) and is strongly enhanced by DNA damage (38-fold for ICESt1 and 18-fold for ICESt3). Although ICEs are generally not described as replicative elements, the copy number of ICESt3 exhibited a sharp increase (9.6-fold) after mitomycin C exposure of its harboring strain CNRZ385. This result was not observed when ICESt3 was introduced in a strain deriving ICESt1 host strain CNRZ368, deleted for this element. This finding suggests an impact of the host cell on ICE behavior. CONCLUSIONS: All together, these results suggest a novel mechanism of regulation shared by ICESt1, ICESt3 and closely related ICEs, which we identified by analysis of recently sequenced genomes of firmicutes. This is the first report of a partial shutdown of the activity of an ICE executed by a strain belonging to its primary host species. The sharp increase of ICESt3 copy number suggests an induction of replication; such conditional intracellular replication may be common among ICEs.