Nisin dirençlilik genlerinin laktisin 481 üreticisi L. lactis subsp. lactis MBLL9 suşunda ifadesi

Abstract

Bu çalışmada, nisin dirençlilik (nisFEG ve nisI), regülasyon (nisRK) ve regülasyon/dirençlilik (nisRKFEG) genlerinin laktisin 481 üreticisi Lactococcus lactis subsp. lactis MBLL9 suşundaki ifadesi araştırıldı. Araştırmada nisFEG (LL175), nisI (LL176), nisRK (LL177), nisRKFEG (LL178) genlerini ifade eden rekombinant suşların ve kontrol suşun (MBLL9) laktisin 481 üretiminin, sırasıyla 80.000 AU L-1, 80.000 AU L-1, 40.000 AU L-1, 40.000 AU L-1 ve 80.000 AU L-1 düzeylerinde olduğu tespit edildi. LL177 ve LL178 rekombinant suşlarının laktisin 481 üretiminde meydana gelen azalmalar, LL175 ve LL176 rekombinant suşlarında görülmemesi nedeniyle, nisin regülasyon genlerinin (nisRK) ifadesiyle ilişkili bulundu. Bu durum, söz konusu lantibiyotiklerin her ikisinin de yeter sayı algılama mekanizmasıyla regüle edildiğini ve birbirinden bağımsız çalışan ancak aynı sinyal iletim yolunu kullanan regülatör sistemler arasındaki uyumsuzluğa işaret etmektedir. Ayrıca 1 IU mL-1 nisinin indükleyici molekül olarak gelişme ortamına ilave edilmesinin kontrol suşun ve rekombinant suşların laktisin 481 üretiminde değişiklik meydana getirmediği bulgusu da, regülasyonların farklı regülatörler tarafından yapıldığını desteklemektedir. Rekombinant suşlarda nisin dirençliliği, kontrol suşunun (MBLL9) 250 IU mL-1 olan doğal nisin dirençlilik düzeyi ile kıyaslandığında LL175, LL176 ve LL178 suşlarında sırasıyla 300 IU mL-1, 350 IU mL-1 ve 500 IU mL-1 düzeylerine yükseldiği, LL177 suşunda ise 100 IU mL-1 düzeyine düştüğü saptandı. LL177 suşunun laktisin 481 üretim düzeyinde meydana gelen azalmanın, aynı zamanda bu suşun nisin dirençlilik düzeyinde de saptanması, nisin ve laktisin 481 üretimini kontrol eden iki elemanlı regülatör sistemler arasındaki uyuşmazlık görüşünü destekler niteliktedir. LL178 suşunda LL175 suşuna oranla nisin dirençlilik düzeyinde daha yüksek bir oranda artışın meydana gelmesi, nisRK genlerinin otoindüksiyon işlevi ile ilişkili bulundu. Nisin üreticilerinde dirençlilik proteini olarak işlev gören nisI gen ürününün, laktisin 481 üreticisi LL176 suşunda da aynı etkinliğe sahip olduğunun gösterilmesi, nisI fonksiyonunun tanımlanması açısından önemli bir bulgudur.Anahtar Kelimeler: Lactococcus lactis subsp. lactis, laktisin 481, laktisin 481 regülasyonu, nisin dirençlilik, nisin regülasyonu

In this study, expression of nisin resistance (nisFEG ve nisI), regulation (nisRK) and regulation/resistance (nisRKFEG) genes in lacticin 481 producer strain Lactococcus lactis subsp. lactis MBLL9, was investigated. In the research, it was determined that lacticin 481 production of recombinant strains expressing nisFEG (LL175), nisI (LL176), nisRK (LL177), nisRKFEG (LL178) genes and control strain (MBLL9) were in the level of 80.000 AU L-1, 80.000 AU L-1, 40.000 AU L- 1, 40.000 AU L-1 and 80.000 AU L-1, respectively. Reductions that occurred at the lacticin 481 production of LL177 and LL178 recombinant strains were found related to expression of nisin regulation genes (nisRK), because it wasn?t shown in LL175 and LL176 recombinant strains. This situation points out that both of the lantibiotics in question are regulated with quorum sensing mechanism, and disharmony between the regulator systems which work independently, but use same signal transduction pathway. Furthermore, the evidence -addition of 1 IU mL-1 nisin as inducing molecul to growing mediums didn?t generate difference in lacticin 481 production of control strain and recombinant strains- supports that regulations are performed by different regulators. When compared with 250 IU mL-1 spontaneous nisin resistance level of control strain (MBLL9), it was detected that nisin resistance levels in LL175, LL176 and LL178 strains increased to 300 IU mL-1, 350 IU mL-1 and 500 IU mL-1 levels, respectively, but in LL177 strain it decreased to 100 IU mL-1. The detection of reduction which was both occured at lacticin 481 production level of LL177 strain and also detected at this strain?s nisin resistance level, supports the disharmony view between two-component regulator systems that control nisin and lacticin 481 production. When compared with LL175 strain, the relatively high increase at nisin resistance level of LL178 strain was found related with autoinduction function of nisRK genes. In terms of defining the function of nisI, it is a prominent evidence that nisI gene product that function as a resistance protein in nisin producers, was also proved to have same activity in lacticin 481 producer LL176.Key Words: Lactococcus lactis subsp. lactis, lacticin 481, lacticin 481 regulation, nisin resistance, nisin regulation