カナマイシンによる大腸菌における 2',3'-環状 AMP の産生

Kanamycin-induced production of 2',3'-cyclic AMP in Escherichia coli.

• Dacheng Wang
• Jianzhao Qi
• Wenbo Han
• Jin-Ming Gao
• Geoff P Horsman

抄録

セカンドメッセンジャーであるアデノシン 3',5'-環状一リン酸（3',5'-cAMP）とは対照的に、その異性体である 2',3'-cAMP の生物学的役割は、特に細菌においてはほとんど知られていない。最近の研究では、大腸菌におけるRNase I依存的な2',3'-cNMPレベルの上昇がバイオフィルム生成の減少と相関していることが報告されており、別の研究ではアミノグリコシド系抗生物質に反応して大腸菌リボヌクレアーゼが活性化することが示されている。ここでは、大腸菌がカナマイシンに反応して2',3'-cAMPを産生したことを報告している。驚くべきことに、ストレプトマイシンやゲンタマイシンのような他のアミノグリコシド系抗生物質は、P NMRで検出可能なレベルの2',3'-cAMPを産生しなかった。興味深いことに、2',3'-cAMPはプラスミドでコードされたカナマイシン耐性遺伝子を発現する大腸菌株でも産生されるが、他のリボソーム標的抗生物質では産生されないため、このカナマイシン特異的な産生はタンパク質合成の障害を反映していない可能性がある。全体として、この知見は、アミノグリコシド誘発性リボヌクレアーゼ活性と大腸菌における2',3'-cAMP産生との間に関連があることを示している。

In contrast to the well-characterized second messenger adenosine 3',5'-cyclic monophosphate (3',5'-cAMP), the biological roles of its isomer 2',3'-cAMP remain largely unknown, especially in bacteria. Recent work reported that RNase I-dependent elevation of 2',3'-cNMP levels in Escherichia coli correlated with reduced biofilm production, and separate studies demonstrated E. coli ribonuclease activation in response to aminoglycoside antibiotics. Here we report that E. coli produced 2',3'-cAMP in response to kanamycin at sub-inhibitory levels. Surprisingly, other aminoglycosides like streptomycin or gentamicin did not generate levels of 2',3'-cAMP detectable by P NMR. Interestingly, because 2',3'-cAMP is also produced in E. coli strains expressing a plasmid-encoded kanamycin resistance gene but not by other ribosome-targeting antibiotics, this kanamycin-specific production may not reflect disrupted protein synthesis. Overall, this finding provides a link between aminoglycoside-induced ribonuclease activity and 2',3'-cAMP production in E. coli.

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