Biochemical properties of attachment region binding protein ARBP

AbstractARBP (attachment region binding protein) is an abundant nuclear protein that specifically binds to matrix/scaffold attachment regions (MARs/SARs). Here we show by gel filtration and gradient sedimentation that ARBP has an elongated shape. The sedimentation coefficient was determined as only 2.1 S. Furthermore, limited proteolysis of ARBP in situ (in isolated nuclei) with several proteases generated limiting resistant peptides from 14.5 to 18 kDa, that retained the ability to bind MARs specifically. This indicates that these peptides encompass the DNA binding domain of ARBP

The missing link: Bordetella petrii is endowed with both the metabolic versatility of environmental bacteria and virulence traits of pathogenic Bordetellae

Gross R, Guzman CA, Sebaihia M, et al. The missing link: Bordetella petrii is endowed with both the metabolic versatility of environmental bacteria and virulence traits of pathogenic Bordetellae. BMC Genomics. 2008;9(1): 449.Background: Bordetella petrii is the only environmental species hitherto found among the otherwise host-restricted and pathogenic members of the genus Bordetella. Phylogenetically, it connects the pathogenic Bordetellae and environmental bacteria of the genera Achromobacter and Alcaligenes, which are opportunistic pathogens. B. petrii strains have been isolated from very different environmental niches, including river sediment, polluted soil, marine sponges and a grass root. Recently, clinical isolates associated with bone degenerative disease or cystic fibrosis have also been described. Results: In this manuscript we present the results of the analysis of the completely annotated genome sequence of the B. petrii strain DSMZ12804. B. petrii has a mosaic genome of 5,287,950 bp harboring numerous mobile genetic elements, including seven large genomic islands. Four of them are highly related to the clc element of Pseudomonas knackmussii B13, which encodes genes involved in the degradation of aromatics. Though being an environmental isolate, the sequenced B. petrii strain also encodes proteins related to virulence factors of the pathogenic Bordetellae, including the filamentous hemagglutinin, which is a major colonization factor of B. pertussis, and the master virulence regulator BvgAS. However, it lacks all known toxins of the pathogenic Bordetellae. Conclusion: The genomic analysis suggests that B. petrii represents an evolutionary link between free-living environmental bacteria and the host-restricted obligate pathogenic Bordetellae. Its remarkable metabolic versatility may enable B. petrii to thrive in very different ecological niches

Genomweite Analysen von Gen-Clustern zur ABC-Transport-vermittelten Eisenaufnahme bei Sinorhizobium meliloti Stamm Rm1021

Buhrmester J. Genomweite Analysen von Gen-Clustern zur ABC-Transport-vermittelten Eisenaufnahme bei Sinorhizobium meliloti Stamm Rm1021. Bielefeld (Germany): Bielefeld University; 2004.Im Rahmen der vorliegenden Arbeit erfolgte eine genomweite Analyse von ATP-Binding-Cassette-(ABC-)Transporter Gen-Clustern des symbiotischen Bodenbakteriums Sinorhizobium meliloti Rm1021, die potentiell an der Aufnahme von Eisen beteiligt sein könnten. Hierzu wurden zunächst anhand eines Datensatzes von experimentell gut charakterisierten Eisen-ABC-Transportern Homologievergleiche gegen alle abgeleiteten Aminosäuresequenzen des vollständig sequenziert vorliegenden Genoms von S. meliloti Rm1021 durchgeführt. Auf diese Weise wurden insgesamt acht Gen-Cluster identifiziert, die jeweils ein periplasmatisches Substratbindeprotein, eine Transmembran-Domäne sowie eine ATPase eines potentiellen Eisen-ABC-Transporters codieren. Drei dieser Gen-Cluster wurden auf dem Chromosom lokalisiert. Neben dem Chromosom besitzt S. meliloti Rm1021 die zwei Megaplasmide pSymA und pSymB, auf denen ein bzw. vier Eisen-ABC-Transporter Gen-Cluster identifiziert wurden. Anhand von phylogenetischen Analysen, die auf der Sequenzanalyse der ATPasen basierten, konnten die potentiellen Eisen-ABC-Transporter in drei unterschiedliche Gruppen differenziert werden, so dass die acht identifizierten Transporter einen Metal-Typ, vier Siderophore/Haem-Typ und drei Ferric-Typ Eisen-ABC-Transporter repräsentieren. Zur Analyse der möglichen Funktion wurden für sieben der acht potentiellen Eisen-ABC-Transporter Deletionsmutanten konstruiert. Anhand eines eisenabhängigen Wachstum-Phänotyps konnte die Beteiligung an der Eisenaufnahme von freilebenden S. meliloti-Zellen für vier potentielle Eisen-ABC-Transporter nachgewiesen werden. Hierbei scheint die Siderophor-abhängige Eisenaufnahme der bevorzugte Mechanismus zur Eisenversorgung zu sein, da, mit einer Ausnahme, alle Metal- und Ferric-Typ Transportermutanten nicht in ihrem Wachstum beeinflusst waren. Zur Expressionsanalyse wurden die Promotorregionen aller acht potentiellen Eisen-ABC-Transporter Gen-Cluster vor ein promotorloses gusA-Gen eines Promotor-Test-Vektors kloniert. Anhand dieser Reportergen-Konstrukte konnte gezeigt werden, dass nur die Expression der Siderophore/Haem-Typ Gen-Cluster durch Eisenmangel induziert wurde. Neben der erhöhten Expression der Siderophore/Haem-Typ Gen-Cluster bewirkte das Wachstum der Bakterien unter Eisenmangel eine erhöhte Produktion des Siderophors Rhizobactin 1021, die mit Hilfe des CAS-Tests nachgewiesen werden konnte. Ebenfalls konnte mit Hilfe der Reportergen-Konstrukte gezeigt werden, dass die Supplementierung eines Minimalmediums mit den alleinigen Eisenquellen FeCl3, FeSO4, Haemin bzw. Haemoglobin die Expression spezifischer putativer Eisen-ABC-Transporter Gen-Cluster von freilebenden S. meliloti Rm1021 Zellen bewirkte. Die Auswertung zur Verfügung stehender Daten genomweiter Expressionsanalysen, die mit Hilfe eines Gesamt-Genom PCR-Microarrays durchgeführt wurden, bestätigte ebenfalls die Bedeutung der Siderophor-abhängigen Eisenaufnahme, da neben der erhöhten Expression einiger Gene der Siderophore/Haem-Typ Gen-Cluster, auch die Gene der Biosynthese des Siderophors Rhizobactin 1021, für den Rhizobactin 1021-spezifischen Rezeptor und für Komponenten des energieliefernden TonB-ExbB-ExbD-Systems unter Eisenmangel eine deutlich erhöhte Expression aufwiesen. In planta Studien zeigten, dass, mit einer Ausnahme, im Luzerne-Knöllchen alle potentiellen Eisen-ABC-Transporter Gen-Cluster exprimiert wurden. Die Expression war in allen Fällen auf die symbiotische Zone, in der die S. meliloti Rm1021 Bakteroide atmosphärischen Stickstoff fixieren, begrenzt. Jedoch ist keiner der potentiellen Eisen-ABC-Transporter essentiell für die Nodulation und Stickstofffixierung, da die getesteten Transportermutanten zum Wildtyp S. meliloti Rm1021 vergleichbare Symbioseeigenschaften aufwiesen

Role of the Regulatory Gene rirA in the Transcriptional Response of Sinorhizobium meliloti to Iron Limitation

A regulatory network of Sinorhizobium meliloti genes involved in adaptation to iron-limiting conditions and the involvement of the rhizobial iron regulator gene (rirA) were analyzed by mutation and microarray analyses. A constructed S. meliloti rirA mutant exhibited growth defects and enhanced H(2)O(2) sensitivity in the presence of iron, but symbiotic nitrogen fixation was not affected. To identify iron-responsive and RirA-regulated S. meliloti genes, a transcriptome approach using whole-genome microarrays was used. Altogether, 45 genes were found to be jointly derepressed by mutation of rirA and under different iron-limited conditions. As expected, a number of genes involved in iron transport (e.g., hmuPSTU, shmR, rhbABCDEF, rhtX, and rhtA) and also genes with predicted functions in energy metabolism (e.g., fixN3, fixP3, and qxtAB) and exopolysaccharide production (e.g., exoY and exoN) were found in this group of genes. In addition, the iron deficiency response of S. meliloti also involved rirA-independent expression changes, including repression of the S. meliloti flagellar regulon. Finally, the RirA modulon also includes genes that are not iron responsive, including a gene cluster putatively involved in Fe-S cluster formation (sufA, sufS, sufD, sufC, and sufB)

Role of the regulatory gene rirA in the transcriptional response of Sinorhizobium meliloti to iron limitation

Chao T-C, Buhrmester J, Hansmeier N, Pühler A, Weidner S. Role of the regulatory gene rirA in the transcriptional response of Sinorhizobium meliloti to iron limitation. APPLIED AND ENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY. 2005;71(10):5969-5982

The Sinorhizobium meliloti fur Gene Regulates, with Dependence on Mn(II), Transcription of the sitABCD Operon, Encoding a Metal-Type Transporter

Sinorhizobium meliloti is an alpha-proteobacterium able to induce nitrogen-fixing nodules on roots of specific legumes. In order to propagate in the soil and for successful symbiotic interaction the bacterium needs to sequester metals like iron and manganese from its environment. The metal uptake has to be in turn tightly regulated to avoid toxic effects. In this report we describe the characterization of a chromosomal region of S. meliloti encoding the sitABCD operon and the putative regulatory fur gene. It is generally assumed that the sitABCD operon encodes a metal-type transporter and that the fur gene is involved in iron ion uptake regulation. A constructed S. meliloti sitA deletion mutant was found to be growth dependent on Mn(II) and to a lesser degree on Fe(II). The sitA promoter was strongly repressed by Mn(II), with dependence on Fur, and moderately by Fe(II). Applying a genome-wide S. meliloti microarray it was shown that in the fur deletion mutant 23 genes were up-regulated and 10 genes were down-regulated when compared to the wild-type strain. Among the up-regulated genes only the sitABCD operon could be associated with metal uptake. On the other hand, the complete rhbABCDEF operon, which is involved in siderophore synthesis, was identified among the down-regulated genes. Thus, in S. meliloti Fur is not a global repressor of iron uptake. Under symbiotic conditions the sitA promoter was strongly expressed and the S. meliloti sitA mutant exhibited an attenuated nitrogen fixation activity resulting in a decreased fresh weight of the host plant Medicago sativa

What can bacterial genome research teach us about iron uptake in Sinorhizobium meliloti?

Pühler A, Becker A, Buhrmester J, Chao T-C, Rüberg S, Weidner S. What can bacterial genome research teach us about iron uptake in Sinorhizobium meliloti? In: Wang Y-P, Lin M, Tian Z-X, Elmerich C, Newton WE, eds. Biological Nitrogen Fixation, Sustainable Agriculture and the Environment: Proceedings of the 14th International Nitrogen Fixation Congress. Current Plant Science and Biotechnology in Agriculture, 41. Springer; 2005: 119-122