コレラ菌の多抵抗性およびpH関連アンチポーターをコードするオペロンの染色体欠失がコレラ菌に及ぼす影響

Effects of chromosomal deletion of the operon encoding the multiple resistance and pH-related antiporter in Vibrio cholerae.

• Alisha M Aagesen
• Carla B Schubiger
• Eric C Hobson
• Pavel Dibrov
• Claudia C Häse

抄録

コレラエ由来のマルチサブユニットカチオン/プロトンアンチポーターであるMrpの生理的意義を調べるために、コレラエの染色体欠失型Δmrpを構築し、その特徴を調べた。この突然変異体はLBブロスにおいて一貫した初期生育障害を示し、これは増殖培地のpHが上昇し、Na+またはK+負荷が増加するとより顕著になる。24時間の培養後、これらの差異は消滅したが、これはおそらくmrp変異体の他のカチオンポンプが協調して働いているためであると考えられる。表現型 マイクロアレイ解析により、アラビノース誘導性発現ベクター上でmrpA'-Fオペロンを使用することによって補完されたΔmrp変異体の窒素利用における予想外の系統的な欠陥が明らかになった。また、mrpオペロンの欠失は、LBおよびM9半固形寒天上で観察可能な運動性の亢進をもたらした。驚くべきことに、Δmrpの変異は、成長障害にもかかわらず、M9では野生型のバイオフィルム形成をもたらしたが、LBではその逆であった。さらに、Δmrp株は両親媒性アニオンに対して高い感受性を示した。これらのΔmrp変異体の多能性表現型は、イオン選択性とpHプロファイルが異なるカチオン/プロトンアンチポーターが同じ膜内で作動しているにもかかわらず、Mrpの化学浸透活性がいかにコレラ菌の生存能力に寄与しているかを実証している。

To examine the possible physiological significance of Mrp, a multi-subunit cation/proton antiporter from Vibrio cholerae, a chromosomal deletion Δmrp of V. cholerae was constructed and characterized. The resulting mutant showed a consistent early growth defect in LB broth that became more evident at elevated pH of the growth medium and increasing Na+ or K+ loads. After 24 h incubation, these differences disappeared likely due to the concerted effort of other cation pumps in the mrp mutant. Phenotype MicroArray analyses revealed an unexpected systematic defect in nitrogen utilization in the Δmrp mutant that was complemented by using the mrpA'-F operon on an arabinose-inducible expression vector. Deletion of the mrp operon also led to hypermotility, observable on LB and M9 semi-solid agar. Surprisingly, Δmrp mutation resulted in wild-type biofilm formation in M9 despite a growth defect but the reverse was true in LB. Furthermore, the Δmrp strain exhibited higher susceptibility to amphiphilic anions. These pleiotropic phenotypes of the Δmrp mutant demonstrate how the chemiosmotic activity of Mrp contributes to the survival potential of V. cholerae despite the presence of an extended battery of cation/proton antiporters of varying ion selectivity and pH profile operating in the same membrane.