Investigation of the role of RpoS in Escherichia coli againts Metals

Abstract

RpoS (σ38), which acts as an alternative sigma factor in Escherichia coli, controls the expression of genes responsible for cellular responses to different stresses including acidity, starvation, osmotic, oxidative stress, DNA damage, and stationary phase transition. In this study, the role of the rpoS gene in E. coli W3110 under metals and pH stresses was investigated. The rpoS gene, which is a mutant in the E. coli BW25113 strain, was transferred by transduction with the P1kc phage to wild-type E. coli W3110. Life experiments in wild-type E. coli W3110 and rpoS mutant E. coli W3110 strains were carried out by plate counting method at 3 different pH, in pH 5,5, 7,0 and 8,5 phosphate buffer. The role of rpoS in the presence of 6 different metals (Zn, Ni, Co, Cd, Ag and Cu) was also determined by minimum inhibition concenration (MIC) and drop plate method. Sensitivity in rpoS mutant strains was observed at all pH values studied. It was determined that the rpoS mutant E. coli against cadmium metal showed resistance, but there was no role in other metals. Verification of the role of the rpoS gene was achieved by genetic complementation. These results show that the RpoS alternative sigma factor plays a role in the control of genes related to cadmium metal and in the genes associated with pH stress.

Escherichia coli’de alternatif sigma faktörü olarak adlandırılan rpoS (σ38) asit şoku, açlık stresi, ozmotik stres, oksidatif stres, DNA hasarı ve durağan faza geçiş dahil olmak üzere farklı streslere karşı hücresel cevapta görevli olan genlerin ekspresyonunu kontrol etmektedir. Bu çalışmada Escherichia coli W3110’da rpoS geninin metal ve pH stresi altındaki rolü araştırılmıştır. E. coli BW25113 suşunda mutant olan rpoS geni, P1kc fajı ile yabani tip E. coli W3110’a aktarılmıştır. Yabani tip E. coli W3110 ve rpoS mutant E. coli W3110 suşunda yaşam deneyleri pH 5,5, 7,0 ve 8,5 fosfat tamponunda olmak üzere 3 farklı pH’da plak sayım metodu ile yapılmıştır. 6 farklı metal varlığında (Zn, Ni, Co, Cd, Ag ve Cu) metal stresindeki rolü minimal inhibisyon konsantrasyonu (MİK) ve petri damlatma yöntemi ile belirlenmiştir. Çalışılan tüm pH değerlerinde rpoS mutant suşlarda duyarlılık gözlenmiştir. Kadmiyuma karşı rpoS mutantının direnç gösterdiği belirlenirken, diğer metallerde herhangi bir rolü olmadığı tespit edilmiştir. rpoS geninin rolü, genin tamamlanması yapılarak doğrulaması sağlanmıştır. Bu sonuçlar RpoS alternatif sigma faktörünün kadmiyum metali ile ilişkili genlerin kontrolünde ve pH stresi ile ilişkili genlerde rolü olduğunu göstermektedir.