Charakterisierung von MexE–MexF–OprN, einem positiv regulierten Mehrfachmedikamenten-Effluxsystem von Pseudomonas aeruginosa

Antibiotika-resistente Mutanten von Pseudomonas aeruginosa wurden unter Verwendung von Chloramphenicol und Ciprofloxacin als selektive Agenzien erzeugt. Diese Mutanten zeigten einen Multidrug-Phänotyp und überexprimierten ein äußeres Membranprotein mit 50 kDa, das durch Western-Blot-Analyse als OprN identifiziert wurde. Ein Cosmid-Klon, der das oprN-Gen enthielt, wurde durch partielle Komplementierung eines Mutanten isoliert, der in OprM, dem äußeren Membranbestandteil des mexAB-oprM Efflux-Operons, defizient war. Studien zur Antibiotika-Akkumulation deuteten darauf hin, dass OprN Teil eines energiedependen Antibiotika-Effluxsystems war. Die Sequenzierung eines 6180 bp langen Fragments aus dem komplementierenden Cosmid ergab das Vorhandensein von drei offenen Leserahmen (ORFs), die eine Aminosäuresimilarität zu den Komponenten der mexAB-oprM und mexCD-oprJ Efflux-Operons von P. aeruginosa aufwiesen. Die ORFs wurden als MexE, MexF und OprN bezeichnet. Die Mutation des mexE-Gens beseitigte den Multidrug-Resistenz-Phänotyp in einem OprN-überexprimierenden Stamm, hatte jedoch keinen Einfluss auf das Empfindlichkeitsprofil des Wildtyp-Stamms. Es wurde nachgewiesen, dass die Expression des mexEF-oprN Operons positiv durch ein auf einem 1,5 kb DNA-Fragment kodiertes Protein reguliert wurde, das sich stromaufwärts von mexE befindet und zur LysR-Familie der transkriptionalen Aktivatoren gehört. Das Vorhandensein eines Plasmids, das dieses DNA-Fragment enthielt, war ausreichend, um einen Multidrug-Phänotyp auf den Wildtyp-Stamm zu übertragen, jedoch nicht auf den mexE-Mutanten. Es wurden Hinweise dafür geliefert, dass das mexEF-oprN Operon möglicherweise an der Ausscheidung von Zwischenprodukten für die Biosynthese von Pyocyanin, einem typischen sekundären Metaboliten von P. aeruginosa, beteiligt ist.