Rhodobacter capsulatus bakterisinde Sitokrom C oksidaz biyogenesiz`inde rol alan genlerin belirlenmesi ve fonksiyonlarının tanımlanması

Abstract

C-tipi sitokromlar, sitokrom bc1 kompleksi veya cbb3-tip sitokrom c oksidaz gibielektron transfer zincir bilesenlerinin alt birimleri ya da fizyolojik ortagı olan ve hem kofaktörüiçeren proteinlerdir. Sitokrom c proteinlerindeki hem molekülü kompleks posttranslasyonalolgunlasma süreçleri aracılıgında apositokromlara kovalent olarak baglanır. Bu çalısmada, besiyerine baglı fotosentetik üreme özelligi gösteren ve farklı c-tipi sitokrom proteinlerindenyoksun Rhodobacter capsulatus mutantlarından yararlanılarak sitokrom cbb3 oksidaz ve c-tipisitokromların biyogenesizinden sorumlu yeni genler arastırıldı. R. capsulatus kromozomalkütüphaneleri kullanılarak yapılan genetik tamamlama testleri sonunda mutant fenotipindensorumlu ve genomda bitisik yer alan iki gen (RRC00138 ve RRC00139) tanımlandı. R.capsulatus genom analizlerinde RRC00138 gen ürünü baslangıçta 1-açil-sn-gliserol-3-fosfataçiltransferaz enzimi (AGPAT) olarak ve RRC00139 gen ürünü ise hipotetik sitozolik proteinolarak tanımlıydı. Ancak yeni yapılan biyoinformatik analizler sonunda, bu iki gen ürününamino asit dizisinin Sinorhizobium meliloti 'de ornitin lipid (OL) biyosentezinden sorumluOlsA ve OlsB enzim dizileri ile benzerlik gösterdikleri görüldü. RRC00138 ve RRC00139mutantlarının membranları tüm gliserofosfolipidleri yaban soy oranında içermesine ragmen, OL'i içermemeleri, bu iki genin R. capsulatus 'da OL biyosentezi için gerekli oldugunu gösterdi.OL 'lerin bakteriyel membranların bir bileseni oldukları çok uzun zamandırbilinmektedir. Bakterilere özgü bu amino-lipidler, B-lenfositlerin çogalımı, adjuvantisiti vemakrofajların aktivasyonunu kapsayan konakçı bagısıklık sistemini uyarırlar. OL 'lerbakterilerde oldukça genis yayılım göstermelerine ve farklı biyolojik etkilere sahip olmalarınaragmen, bu lipidlerin bakterilerdeki rolü bugüne kadar tam olarak açıklanamamıstır. Bu çalısmaile OL 'lerin farklı bakteriyel üreme kosulları altında, c-tipi sitokromlarını da kapsayan bazısitoplazmik membran proteinlerin optimal sabit miktarları için önemli oldukları görülmüstür veOL 'lerin bakterilerdeki yeni ve önemli baska bir biyolojik rolü literatüre kazandırılmıstır.ANAHTAR KELMELER: Rhodobacter capsulatus, c-tipi sitokromlar, sitokrom cbb3 oksidaz,1-açil-sn-gliseroltrifosfat açiltransferaz, ornitin lipid, sitoplazmik membran proteinleri.

The c-type cytochromes are haemoproteins that are subunits or physiologicalpartners of electron transport chain components, like the cytochrome bc1 complex or thecbb3-type cytochrome c oxidase. Their haem moieties are covalently attached to thecorresponding apocytochromes via a complex posttranslational maturation process. Inthis work, using the Rhodobacter capsulatus mutants that exhibited medium-dependentphotosynthetic growth and lacked various c-type cytochromes, additional genesinvolved in this process were sought. Genetic complementation of these cytochromecbb3 oxidase-minus mutants using R. capsulatus chromosomal libraries uncovered twonovel genes, RRC00138 and RRC00139, which are adjacent to each other. Although onR. capsulatus genome RRC00138 and RRC00139 were annotated as corresponding tothe 1-acyl-sn-glycerol-3-phosphate acyltransferase and a hypothetical cytosolic protein,respectively, more recent searches revealed that they are highly homologous to theornithine lipid (OL) biosynthesis genes, olsA and olsB, in Sinorhizobium meliloti,respectively. Membranes of the RRC00138 and RRC00139 knock out mutantscontained all major phospolipids at wild-type levels but lacked the non phosphorousOL, demonstrating these genes are required for OL biosynthesis in R. capsulatus.The non-phosphorus OLs have long been known as constituents of bacterialmembranes. These eubacteria-specific amino-lipids induce potent host immuneresponses, including B-lymphocyte mitogenicity, adjuvanticity and macrophageactivation. Despite the widespread occurrence of OL, and diverse biological effects theyelicit, up until now their role in bacteria producing them remained completely unknown.Our findings now indicate that under certain bacterial growth conditions OL are crucialfor optimal steady-state amounts of some extracytoplasmic proteins, including severalc-type cytochromes, and attribute them a novel and important biological function.KEYWORDS: Rhodobacter capsulatus, cytochrome cbb3 oxidase, c-type cytochromes, 1-acylsn-glycerol-3-phosphate acyltransferase, ornithine lipid, extracytoplasmic membrane proteins.