BioScience Blog – Научный Биологический блог

В ответ на воздействия внешней среды происходит активация многих регуляторных систем, контролирующих экспрессию различных генов и оперонов. В условиях недостатка азота, фактор транскрипции TnrA в клетках Bacillussubtilisактивирует гены, ответственные за ассимиляцию альтернативных источников азота. При избытке доступного азота повышается концентрация внутриклеточного глутамина, что приводит к подавлению активности глутаминсинтетазы GS по принципу обратной репрессии. Фермент GS способен формировать белковый комплекс с TnrA, снижая его способность взаимодействовать с ДНК. В условиях азотного голодания TnrA связан с мембраной посредством белков GlnK-AmtB. Трансмембранный белок AmtB является транспортным и направляет в клетку ионы аммония. GlnK представляет собой небольшой регуляторный белок, который регулирует активность AmtB. Ранее было показано, что при переносе клеток в среду без источника азота, локализация TnrA становится цитозольной, и он быстро элиминируется из клеток. Целью данного исследования явилось установить поведение белков TnrA, GS и GlnK, участвующих в регуляции азотного метаболизма бацилл, после удаления источника азота из среды.

Было исследовано поведение белков TnrA, GlnK и GS в условиях истощения источника азота в клетках В. subtilis168 и в штаммах В. subtilis, дефектных по белкам GlnK и AmtB. В клетках В. subtilis168, деградация TnrA наблюдалась в клетках уже через 15 минут после удаления источника азота из среды. В мутантных штаммах В.subtilisAamtBи В.subtilisAglnKпротеолитического расщепления фактора TnrA не происходило. При этом уровень белков GS и GlnK не изменялся в диком штамме В. subtilis168 и в штаммах дефектных по генам glnKи amtB. Мы изучали поведение белков TnrA, GlnK, GS после истощения источника азота и дальнейшего инкубирования в SMM без азота в течение 18 часов в клетках В.
subtilis168. Было обнаружено, что фактор TnrA, который разрушался после переноса на среду без азота, появлялся в клетках вновь на 4 час инкубирования. Уровень белков GlnK и GS не изменялся после 18 часов выращивания на среде без азота. Также было изучено изменение количества белков при переносе клеток с богатой питательной среды на бедную среду без источника азота. При росте на среде LB ген tnrAнеактивен, и отсутствуют белки TnrA, GlnK и AmtB. В этом случае белок TnrA обнаруживался в клетках всех штаммов после 18 часов культивирования. GlnK появлялся на 2-ой час инкубации, а в В. subtilisAamtBчерез 0.5 часа культивирования на среде без азота. Уровень GS оставался на исходном уровне во всех трех штаммах. Таким образом, протеолиз фактора транскрипции TnrA является специфическим ответом клеток на условия истощения источника азота и не затрагивает другие белки системы регуляции азотного метаболизма клеток бацилл.