BioScience Blog – Научный Биологический блог

В ответ на повреждение ДНК, вызванное УФ светом или химическими веществами, в клетках E.
coli начинается экспрессия более 40 генов, входящих в состав SOS-системы. В индукции SOS-ответа важную роль играют продукты генов recA и lexA, а также наличие однонитевых разрывов в ДНК. Белок LexA — репрессор генов SOS-регулона, который определяет слабую базальную экспрессию SOS-системы при нормальных физиологических условиях. В ответ на повреждение ДНК активируется другой регуляторный белок RecA, при участии которого происходит аутопротеолиз LexA, что снимает репрессию с подконтрольных генов [1]. Хотя молекулярный механизм действия SOS-системы достаточно хорошо изучен, мало известно о влиянии на SOS-ответ других систем, функционирующих в бактериальной клетке. К их числу относятся тиоловые редокс-системы глутатиона (GSH) и тиоредоксина. Путем неспецифической трансдукции в лаборатории физиологии и генетики микроорганизмов ИЭГМ УрО РАН был получен ряд штаммов, содержащих одновременно мутации в генах, кодирующих компоненты редокс-систем глутатиона и тиоредоксина, и слияние гена lacZ c промотором гена sulA,
входящим в SOS-регулон. Используя эти штаммы, было показано, что степень индукции SOS-ответа при облучении дальним УФ зависела от вида мутации в редоксистемах клетки: минимальный ответ наблюдался у мутантов, дефицитных по

глутатиону
(gshA), максимальный — в бактериях, лишенных тиоредоксина (trxA).
Уровень индукции генов SOS-системы по отношению к контролю составлял 4,6 и 9,8 соответственно. Подобные результаты были получены при использовании других генотоксических агентов: митомицина С и Н2О2.

Измерения статуса глутатиона у изучаемых штаммов при облучении дальним УФ показали, что концентрация внутриклеточного GSH после экспозиции к УФ254 возрастала у всех штаммов. Максимальное увеличение концентрации было обнаружено у мутантов по тиоредоксину
(trxA). Корреляционный анализ показал, что существует зависимость между статусом внутриклеточного глутатиона и индукцией sulA::lacZ (r = 0,93) (рис. 1). Подобной корреляционной зависимости между статусом глутатиона внутри клеток и индукцией sulA не было обнаружено в экспериментах с применением Н2О2.

Применение экзоклеточных тиоловых соединений показало, что изменения редокс-состояния цитоплазмы могут приводить к модуляции SOS-ответа. Так, обработка бактерий родительского типа тиосалициловой кислотой приводила к повышению уровня индукции sulA в 1,7 раз. Инкубация клеток с α-монотиоглицерином приводила к значительному снижению экспрессии иsulA как пр облучении УФ (в 3,0 раза), так и в его отсутствие (в 2,2 раза). Внесение дитиотреитола к растущим бактериям родительского типа снижало уровень УФ-индуцированного SOS-ответа в 3,7 раза. При действии на клетки родительского типа диамида, способствующего образованию дисульфидных связей, УФ-индуцируемая экспрессия sulA
значительно снижалась при высокой концентрации реагента 0,8 мМ (в 3 раза), и увеличивалась при действии концентрации 0,08 мМ (в 2 раза).

Работа выполнена при поддержке гранта президиума РАН по программе «Молекулярная и клеточная биология».

Литература

Walker G.C. Bacterial Stress Responses / G.C.Walker, B.T. Smith, M.D. Sutton // ASM Press. – Washington, D.C. – 2000. – P. 131-144.