經(jīng)過24小時培養(yǎng)期后,API 50CH測試證實了IL1403△claR完全無法發(fā)酵乳糖和纖維二糖。雖然IL1403△claR和IL1403△ccpA△claR突變體無法同化乳糖的情況持續(xù)了36小時,但在最初的24小時后,在IL1403△claR中觀察到了纖維二糖的有效利用(圖2d)。當通過API 50CH評估時,在IL1403△ccpA△claR與其親本IL1403△ccpA之間在纖維二糖發(fā)酵方面未發(fā)現(xiàn)差異(圖2d)。


使用表型微陣列方法的全局代謝活性測量表明,缺失claR導致IL1403△claR中乳糖利用的完全廢除。相反,當纖維二糖作為唯一碳源可用時,與野生型相比,這僅導致IL1403△claR代謝活性的輕微下降(數(shù)據(jù)未顯示)。


在API 50CH上可用的所有其他47種糖或Biolog PM1和PM2陣列上可用的188種碳源上,未發(fā)現(xiàn)測試菌株之間進一步的顯著差異表型。


將pIL253claR轉入IL1403△claR,產(chǎn)生IL1403△claRpIL253claR菌株,完全互補了claR缺失的影響,恢復了突變體在含纖維二糖和/或乳糖的培養(yǎng)基中的生長(數(shù)據(jù)未顯示)。


ClaR以低水平組成型表達且獨立于CcpA介導的調控 除了由CcpA結合cre序列介導的直接基因表達調控外,先前也觀察到間接控制。盡管claR上游DNA區(qū)域缺乏類似于cre框的序列,但其表達仍可能以間接方式受CcpA調控。為了測試這種現(xiàn)象是否也發(fā)生在claR的調控中,以及其表達是否受不同糖存在的影響,通過實時定量RT-PCR估計了在IL1403和IL1403△ccpA中響應熊果苷、纖維二糖、半乳糖和葡萄糖的claR表達水平。在這兩種菌株中以及所有測試的糖存在下,claR基因均以低水平組成型表達,達到大約0.05的平均相對基因表達水平值(數(shù)據(jù)未顯示)。這表明claR的表達不受任何測試糖的誘導或抑制,并且不經(jīng)歷CcpA依賴性調控。


celB、bglS和ptcBA基因的表達在纖維二糖存在下受到ClaR的正向調控 先前,我們顯示編碼PTSCel-Lac組分(celB和ptcBA)和bglS的基因在乳酸乳球菌IL1403中受到CcpA的負調控。為了估計ClaR對不同碳源存在下bglS、celB和ptcBA表達的影響,從在C-CDM、G-CDM、Gal-CDM或GalC-CDM中生長的IL1403和IL1403△claR的獨立細菌培養(yǎng)物中提取RNA。GalC-CDM中的半乳糖用于支持IL1403△claR的生長,因為該突變體無法利用纖維二糖作為碳源。由于乳酸乳球菌IL1403與其他使用的糖(如纖維二糖、半乳糖或葡萄糖)相比生長參數(shù)(生長速率、延滯期和最終培養(yǎng)物光密度)較差,未將乳糖納入糖陣列中。


在Gal-CDM中,與G-CDM相比,野生型IL1403和IL1403△claR菌株中bglS、celB和ptcBA的表達水平僅略有變化,而ptcBA的轉錄在兩種菌株中在補充半乳糖的培養(yǎng)基中均增加(表2)。IL1403野生型和IL1403△claR菌株在半乳糖或葡萄糖存在下可比較的表達水平(ClaR激活比率~1;表2)意味著這些糖不會引起bglS、celB和ptcBA的ClaR依賴性激活。

當菌株在GalC-CDM中生長時,IL1403野生型和IL1403△claR之間bglS和celB表達水平的顯著差異是明顯的。在這種情況下,ClaR存在下(在IL1403中)celB和bglS的表達水平顯著高于ClaR缺失下(在IL1403△claR中)獲得的值,分別達到8和36的ClaR激活比率(計算為IL1403和IL1403△claR中相對基因表達的商)(表2)。對于ptcBA,ClaR激活比率接近3,表明ClaR依賴性調控較?。ū?)。


當野生型菌株在補充纖維二糖(C-CDM)作為唯一碳源的培養(yǎng)基中生長時,檢測到所有測試基因的轉錄水平顯著更高(表2)。添加半乳糖(GalC-CDM)導致與C-CDM相比,bglS、celB和ptcAB的轉錄下降2-4倍。這可能表明半乳糖的存在以類似于葡萄糖的方式導致轉錄抑制。


此外,為了確定纖維二糖對基因表達的影響,計算了細胞二糖激活比率,作為在GalC-CDM和Gal-CDM中生長的野生型菌株IL1403或IL1403△claR中相對基因表達的商。在IL1403中獲得的這些比率從25(bglS)和7(celB)到低至3-4倍(ptcBA)不等,意味著纖維二糖對相關基因的激活有不同的影響水平(表2)。這些纖維二糖激活比率與為GalC-CDM計算的ClaR激活值相似,表明這種纖維二糖依賴性調控可能是由于ClaR的作用。這通過觀察在ClaR缺失下獲得的纖維二糖激活比率通常圍繞因子1得到證實,表明即使在纖維二糖存在下,IL1403△claR中也缺乏基因表達調控(表2)。


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