(The) role of regulatory proteins in the regulation of nif gene expression in Rhodobacter sphaeroides 2.4.1 = Rhodobacter sphaeroides 2.4.1에서 nif 유전자 발현의 조절에 관한 조절 단백질들의 역할
저자
발행사항
부산 : 부산대학교, 2013
학위논문사항
학위논문(박사)-- 부산대학교 대학원 : 미생물학과 2013. 2
발행연도
2013
작성언어
영어
주제어
DDC
579.13 판사항(21)
발행국(도시)
부산
형태사항
vii, 100 장 : 삽화 ; 26 cm
일반주기명
참고문헌 : 장 84-97
DOI식별코드
소장기관
본 연구에서는 R. sphaeroides 2.4.1의 질소고정화에 관련된 nitrogenase를 인코딩하는 nifHDK 오페론의 발현이 극대화될 수 있는 환경 조건을 알아내기 위해 암모늄 이온의 유무를 달리하면서 무산소적 광합성 조건과 유산소 호흡 조건에서 야생형 균주를 배양한 후 lacZ transcriptional fusion을 이용하여 nifH 유전자의 프로모터 활성을 측정했다. 결과에 따르면 R. sphaeroides 2.4.1에서 nifH 유전자의
프로모터 활성은 암모늄 이온이 제거된 무산소 조건에서 높게 나타났으며 이를 통해
nifHDK의 발현이 암모늄 이온과 산소에 의해 억제된다는 사실을 알 수 있었다.
다양한 질소고정세균에서 NifA, PrrBA, NtrC 및 GlnK 단백질이 nifHDK 오페론과 nifA 유전자의 발현을 조절하는 것으로 알려져 있다. 이들 단백질이 R. sphaeroides 2.4.1에서 nif 오페론의 발현에 미치는 영향을 조사하기 위해, NifA, NtrC 및 GlnK를 인코딩하는 유전자 일부가 결실된 돌연변이 균주들을 제작하여 야생형 균주와 더불어 암모늄 이온이 제거된 무산소적 광합성 조건이나 dark-DMSO 조건에서 배양하였다. 배양 후 lacZ transcriptional fusion을 이용하여 야생형 균주와 돌연변이 균주들의 nifH와 nifA의 프로모터 활성을 비교한 결과 NifA가 nifA 유전자의 자가 조절자와 nifH 유전자의 양성적 조절자로 작용하며 NtrBC system의 NtrC와 PrrBA two component system의 PrrA 및 GlnK 역시 nif 유전자의 양성적 조절자라는 사실이 증명되었다.
Orf282 유전자의 upstream에 fnrL 유전자가 존재하며 Orf282 단백질과 유사한 Azospirillum brasilense의 Orf280 단백질이 nifH 발현의 조절을 억제한다는 사실을 바탕으로 R. sphaeroides에서 FnrL에 의한 orf282 유전자 발현 조절과 Orf282 산물이 nifHDK 오페론과 nifA 유전자의 발현에 미치는 영향을 분석하였다. 저산소 조건(2% O2)에서 R. sphaeroides fnrL 돌연변이 균주와 야생형 균주를 배양하여 orf282 유전자의 프로모터 활성을 측정했을 때 fnrL 돌연변이 균주에서 orf282 프로모터 활성이 더 낮았다. 암모늄 이온이 제거된 SIS 배지에서 무산소적 광합성 조건으로 균주를 배양하여 nifH와 nifA 유전자의 프로모터 활성을 비교한 결과 orf282 돌연변이 균주에서의 nifH와 nifA 유전자의 프로모터 활성이 야생형 균주보다 더 낮았다. 이로써 FnrL 단백질은 orf282 유전자의
발현에 양성적 조절자로 작용하고, orf282 유전자의 산물인 Orf282 단백질은 nifA 유전자와 nifH 유전자의 발현에서 음성적 조절자로 작용함을 증명할 수 있었다.
또한, R. sphaeroides 2.4.1의 Orf282 단백질의 C-말단 부위가 E. coli의 UspA의 C-말단 부위와 유사한 점과 산화 스트레스나 탄소원과 질소원이 고갈된 조건에서 R. sphaeroides의 orf282 유전자 프로모터 활성이 증가한 점으로 미루어 보아 Orf282 단백질이 universal stress protein으로 작용할 가능성이 있음을 시사한다.
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