A novel regulatory protein governing biofilm formation in Bacillus subtilis

Molecular Microbiology (2008) 68(5), 1117-1127

Speaker: 謝政原                                                   Time:14:10~15:00, Oct. 22, 2008

Commentator: 吳俊忠 老師                                Place: Room 601

Abstract:

生物膜的形成對於細菌對抗自然環境的嚴峻有著保護的作用，例如抵抗PH值、有效率的擷取養分。在對於Bacillus subtilis研究中發現野生型的生物膜在液態培養基下可以形成厚實的薄膜及在固態培養基下具有複雜的生物膜結構，而實驗室所馴化的菌株則無法看到相同的現象。Bacillus subtilis生物膜的extracellular matrix目前已知主要分為兩種部分: (1)exopolysaccharide: epsA-O operon所合成；(2) yqxM operon中tasA基因所表現的蛋白。 Bacillus subtilis生物膜生合成調控機制已被發現，SinR會抑制上述兩個operon表現，而另一個收轉錄因子 Spo0A活化的蛋白SinI則會抑制SinR表現。另外，相關研究也發現若將一個轉錄調控子AbrB之基因突變在spo0A突變株中，其生物膜的生成可以回復正常，顯示著AbrB在生物膜生合成調控機制中扮演許多基因的抑制子。因此，本篇作者想進一步找出這些可能被AbrB調控的基因以及了解AbrB與SinR兩者在調控上的重要性。首先作者發現abrB突變株與sinR突變株的生物膜型態極為相似。而將lacZ基因融合至相關基因之promoter中來確認AbrB在調控機制扮演的位置所在，卻發現abrB突變株大量表現eps及yqxM operons，sinI基因則不受影響，透露著SinI不受到AbrB調控。作者在比較AbrB與SinR兩者對於兩個operons中發現，AbrB對於eps operon抑制作用較強而SinR對於yqxM operon有較強抑制作用。接著，作者找出yqxM operon的promoter上具有AbrB-binding site並的確有interaction的情形。有趣的是，他們在AbrB-binding site的下游發現有著兩個相同重複序列的部分，而缺少它們的確影響到轉錄的能力，表示著仍有著活化子參與調控。利用生物資訊的方式，作者找到一個相似SinR的蛋白Slr。Slr也受到AbrB與SinR的抑制。總結作者本篇研究，他們找出新的因子參與生物膜生合成調控，並釐清AbrB與SinR兩者對於調控上具有不同的抑制作用。

References:

1.          Veening, J.W., Kuipers, O.P., Brul, S., Hellingwerf, K.J., and Kort, R. (2006) Effects of   phosphorelay perturbations on architecture, sporulation, and spore resistance in Biofilms of Bacillus subtilis. J Bacteriol 188: 3099–3109.

2.          Kearns, D.B., Chu, F., Branda, S.S., Kolter, R., and Losick, R. (2005) A master regulator for biofilm formation by Bacillus subtilis. Mol Microbiol 55: 739–749.