Escherichia coli’de envZ ve ompR Genlerinin Farklı Metal Stresinde Rollerinin Araştırılması

Abstract

Çeşitli metaller organizmalarda canlılığın devam ettirilmesi için çok az miktarlarda kullanılsalar da yüksek konsantrasyonları hücrede zararlı etkilere yol açmaktadır. Mikroorganizmalar, ağır metalin hücre içine alınmaması, hücre içinde veya dışında tutulması, kirleticinin daha az toksik forma çevrilmesi, metalin hücre dışına aktif taşınması ve mikroorganizmanın metale karşı daha duyarsız hale gelmesi gibi direnç mekanizmaları geliştirmektedirler. Bakteriler dış çevresel uyarılara adaptasyon için iki bileşikli sistem olarak ifade edilen bir sinyal transdüksiyon sistemine sahiptirler. Bu sistemlerin sensörleri, çevrede meydana gelen değişimleri algılar ve bu sinyallerin regülatör proteinler vasıtasıyla, gerekli gen bölgelerine aktarımını sağlarlar. E. coli’de CpxA/CpxR iki bileşikli düzenleme sistemi zarf stresine cevap veren önemli bir düzenleme sistemidir. Bu çalışmada CpxA/CpxR iki bileşikli sistemin Cd, Cu, Zn, Mn, Ni ve Co metal stresleri altında rolleri araştırılmıştır. Bu çalışmada P1 transdüksiyon metoduna göre E.coli’nin W3110 suşunda cpxA ve cpxR genleri mutant hale getirilmiştir. Yabani tip ve mutant mikroorganizmalarda Cu, Co, Zn, Ni, Cd, Mn metallerinin MİK değerleri belirlenmiştir. Bu MİK sonuçları ile büyüme grafikleri ve petri damlatma deneyleri yapılarak metal stresi altında genlerin rolleri araştırılmıştır. Sonuç olarak, yabani tip E. coli ile karşılaştırıldığında cpxA ve cpxR genlerinin mutant olduğu bakterilerde Mn, Cd ve Cu metallerine direnç oluşurken, Ni metalinde duyarlılık gözlenmiştir. Ayrıca Co metalinde ise cpxA gen mutantı etkilenmez iken cpxR mutantı duyarlı olduğu belirlenmiştir. Zn metalinde ise cpxA ve cpxR genlerinin herhangi bir rolünün olmadığı tespit edilmiştir.

Microorganisms are exposed to various stress factors in their environment. One of these stress conditions is metal exposure. Microorganisms can increase the synthesis of some proteins in order to adapt to a heavy metal stress and ensure the durability. Heavy metal resistant microorganisms try to maintain their viability and avoid the impacts of heavy metals by using one or more of the resistance systems. Bacteria use two signal transduction component systems in order to adapt to environmental conditions. In studies, many of the two-component systems of E.coli have been characterized and it has been determined that mainly these systems were shown to be responsible for the responses against various stress factors. In these systems, EnvZ is a sensor, OmpR is the regulator phosphorylated by EnvZ. EnvZ senses the environmental changes and it transfers these signals to. the regulator OmpR. In this study, we aimed to examine the effects of EnvZ/OmpR component system on Cd, Cu, Zn, Mn, Ni and Co stresses. We mutated the envZ and ompR genes in W3110 strain of the E.coli by using the P1 ‘ransduction method. We exposed the mutant microorganisms with Cd, Cu, Zn, Mn, Ni and Co metals and we determined the MIC results. The growth graphics drawn and petri dropping tests made under metal stresses by using these MIC results. 6 Conclusively, Compared with wild-type E.coli, bacteria carrying envZ and ompR mutant genes were sensitive to Mn, Cd and Cu metals whereas they were resistant against Mn metal. Besides, we have found that the bacteria carrying these genes did not have any response against Zn metal.