昆虫関連のセルレロリ溶解細菌のマンノースおよびマンノビオース特異的反応ストレプトマイセスSP株Sierexaa-e

セルロリ溶解昆虫類似細菌Streptomyces sp。Sirexaa-E株は、利用可能な炭素源に応答して、植物細胞壁のさまざまな多糖類の分解に関与する一連の炭水化物活性酵素（Cazymes）を分泌します。ここでは、主要な植物細胞壁成分の1つであるマンナンに対するこの細菌のよく理解されていない反応を調べました。Sirexaa-Eは、培地の唯一の炭素源として、マンノース、カルボキシメチルセルロース（CMC）、およびイナゴ豆ガム（LBG）でよく成長しました。各培養上清からの分泌タンパク質は、その多糖分化能力についてテストされ、各サンプルの分泌カザイムの組成は、液体クロマトグラフィータンデム質量分析（LC-MS/MS）によって決定されました。結果は、マンノース、LBG、およびCMCがマンナンとセルロース分解酵素の分泌を誘発することを示した。興味深いことに、2つのα-1,2-マンノシダーゼは、マンノースとLBGの成長中に豊富に分泌されました。ゲノム分析を使用して、Sierexaa-Eゲノムの4箇所でユニークな12 bpパリンドロームシーケンスモチーフが見つかりました。そのうち2つは、上記のα-1,2-マンノシダーゼ遺伝子の上流で、新しく同定されたマンノースとともに発見されました。およびMannobiose-Responsive転写調節因子、SSMANR。さらに、以前に報告されたセロビオース応答性リプレッサーであるSSCEBRは、マンノビオースをエフェクターリガンドとして使用することも決定されました。Mannobioseが2つの調節因子の制御下にある遺伝子のセットを誘導するかどうかをテストするために、Sierexaa-eはMannobioseで成長し、セクレクーム組成を分析しました。仮定されたように、マンノビオースセクレトームの組成は、LBGセクレムとCMCセクレムの両方に見られるカザイムのセットを組み合わせたため、SSMANRとSSCEBRの両方の調節に基づいている可能性があります。Importancestreptomyces sp。バイオマスハーベスト昆虫の微生物共生生物であるSierexaa-Eは、利用可能な炭素源に依存する多糖分解酵素のスイートを分泌します。ただし、マンナンに対するこの細菌の反応は文書化されていません。この研究では、この細菌のマンノース、マンノビオース、およびガラクトマンナン（LBG）に対する反応を調査しました。生化学、プロテオーム、およびゲノムのアプローチを組み合わせることにより、3つのα-1,2-マンノシダーゼコーディング遺伝子を選択的に調節する新しいマンノースとマンノビオースの応答性転写調節因子SSMANRを発見しました。また、前述のセロビオース応答性調節因子SSCEBRは、マンノビオースをエフェクターリガンドとして使用できることを実証しました。全体として、我々の発見は、Streptomyces sp。Sirexaa-Eは、植物細胞壁分解酵素の分泌を調節して宿主環境で炭素源を抽出する2つの異なる転写抑制因子を介して、マンノースとマンリゴ糖に反応します。

The cellulolytic insect symbiont bacterium Streptomyces sp. strain SirexAA-E secretes a suite of carbohydrate-active enzymes (CAZymes), which are involved in the degradation of various polysaccharides in the plant cell wall, in response to the available carbon sources. Here, we examined a poorly understood response of this bacterium to mannan, one of the major plant cell wall components. SirexAA-E grew well on mannose, carboxymethyl cellulose (CMC), and locust bean gum (LBG) as sole carbon sources in the culture medium. The secreted proteins from each culture supernatant were tested for their polysaccharide-degrading ability, and the composition of secreted CAZymes in each sample was determined by liquid chromatography-tandem mass spectrometry (LC-MS/MS). The results indicated that mannose, LBG, and CMC induced the secretion of mannan and cellulose-degrading enzymes. Interestingly, two α-1,2-mannosidases were abundantly secreted during growth on mannose and LBG. Using genomic analysis, we found a unique 12-bp palindromic sequence motif at 4 locations in the SirexAA-E genome, two of which were found upstream of the above-mentioned α-1,2-mannosidase genes, along with a newly identified mannose and mannobiose-responsive transcriptional regulator, SsManR. Furthermore, the previously reported cellobiose-responsive repressor, SsCebR, was determined to also use mannobiose as an effector ligand. To test whether mannobiose induces the sets of genes under the control of the two regulators, SirexAA-E was grown on mannobiose, and the secretome composition was analyzed. As hypothesized, the composition of the mannobiose secretome combined sets of CAZymes found in both LBG and CMC secretomes, and thus they are likely under the regulation of both SsManR and SsCebR. IMPORTANCEStreptomyces sp. SirexAA-E, a microbial symbiont of biomass-harvesting insects, secretes a suite of polysaccharide-degrading enzymes dependent on the available carbon sources. However, the response of this bacterium to mannan has not been documented. In this study, we investigated the response of this bacterium to mannose, mannobiose, and galactomannan (LBG). By combining biochemical, proteomic, and genomic approaches, we discovered a novel mannose and mannobiose responsive transcriptional regulator, SsManR, which selectively regulates three α-1,2-mannosidase-coding genes. We also demonstrated that the previously described cellobiose responsive regulator, SsCebR, could use mannobiose as an effector ligand. Overall, our findings suggest that the Streptomyces sp. SirexAA-E responds to mannose and mannooligosaccharides through two different transcriptional repressors that regulate the secretion of the plant cell wall-degrading enzymes to extract carbon sources in the host environment.