Enzym I und HPr von Lactobacillus casei: ihre Rolle beim Zuck transport, Kohlenstoffkatabolitrepression und Induktorenausschluss

Wir haben die Gene ptsH und ptsI von Lactobacillus casei kloniert und sequenziert, die Enzym I und HPr kodieren, die allgemeinen Komponenten des Phosphoenolpyruvat-Kohlenhydrat-Phosphotransferase-Systems (PTS). Die Northern-Blot-Analyse zeigte, dass diese beiden Gene in einer einzelnen transkriptionalen Einheit organisiert sind, deren Expression teilweise induziert wird. Das PTS spielt eine wichtige Rolle beim Zuckertransport in L. casei, wie durch die Konstruktion von Enzym I-defizienten L. casei-Mutanten bestätigt wurde, die nicht in der Lage waren, eine große Anzahl von Kohlenhydraten (Fruktose, Mannose, Mannit, Sorbose, Sorbit, Amygdalin, Arbutin, Salicin, Cellobiose, Laktose, Tagatose, Trehalose und Turanose) zu fermentieren. Die Phosphorylierung von HPr an Ser-46 wird als wichtig für die Regulation des Zuckermetabolismus in grampositiven Bakterien angesehen. L. casei ptsH-Mutanten wurden konstruiert, bei denen die Phosphorylierung von HPr an Ser-46 entweder verhindert oder vermindert wurde (Austausch von Ser-46 von HPr mit Ala oder Thr respektive). In einem dritten Mutanten wurde Ile-47 von HPr durch Threonin ersetzt, was angenommen wurde, um die Affinität von P-Ser-HPr für das Zielprotein CcpA zu verringern. Die ptsH-Mutanten wiesen eine weniger ausgeprägte Verzögerungsphase während des Diauxie-Wachstums in einer Mischung aus Glukose und Laktose, zwei PTS-Zuckern, auf, und Diauxie wurde beseitigt, als die Zellen in einer Mischung aus Glukose und den Nicht-PTS-Zuckern Ribose oder Maltose kultiviert wurden. Die ptsH-Mutanten, die Ser-46-Ala oder Ile-47-Thr Mutant HPr synthetisierten, waren teilweise oder vollständig von der Kohlenstoffkatabolitrepression (CCR) befreit, was darauf hindeutet, dass der P-Ser-HPr/CcpA-vermittelte Mechanismus der CCR für die meisten niedrig G+C grampositiven Bakterien allgemein ist. Darüber hinaus hatte Glukose in den drei konstruierten ptsH-Mutanten ihre hemmende Wirkung auf den Maltosetransport verloren, was zum ersten Mal in vivo Beweise lieferte, dass P-Ser-HPr auch am Induktorenausschluss beteiligt ist.