Identification and characterization of the prx gene involved in oxidative stress in Xanthomonas campestris pv campestris

การศึกษาการแสดงออกของยีน prx ที่เกี่ยวข้องในการตอบสนองต่อ oxidative stress ในเชื้อ Xanthomonas campestris pv. campestris.

Name: Nisa Patikarnmonthon

MeSH: Reactive Oxygen Species

MeSH: Xanthomonas

MeSH: Xanthomonas campestris

Abstract: Xanthomonas campestris pv. campestris (Xcc) is a gram negative and obligated aerobic bacteria. It is an important phytopathogen which causes a black rot disease in crucifer crops. During plant-pathogen interaction, plants generate reactive oxygen species (ROS), such as H2O2, organic hydroperoxide and superoxides which inhibit growth and cause lethality to bacterial pathogens. In order to survive, the pathogen has evolved an array of defense mechanisms. Peroxiredoxin (Prx) is a family of protein present in organisms from all kingdoms. Its function is to protect cells from oxidative stress in a thiol-containing system. In this study, a prx (XCC1046) in X. campestris pv. campestris was characterized and its role against oxidative stress was determined. The expression pattern of prx in response to various oxidants was evaluated using Northern blot analysis. The result showed that prx expression can be induced by organic hydroperoxides (cumene- and tert-butyl- hydroperoxides) and superoxide generators, menadione. prx was co-transcribed with the downstream gene bfr encoding bacterioferritin. Primer extension and RT-PCR experiments revealed that bfr also had its own promoter that could be induced by oxidants. However, in the prx mutant the expression of bfr was constitutively expressed at a relatively high level while high expression of prx from plasmid containing functional prx in both wild type and prx mutant strain reduced the expression of bfr. The expression of prx was not regulated by known regulators including ohrR1, ohrR2, oxyR and soxR. Inactivation of prx led to a reduction in resistance toward H2O2 but increased the resistance toward superoxide generators such as menadione and plumbagin. However, disruption of bfr increased the resistance toward superoxide generators, organic hydroperoxides and H2O2 while the prx-bfr double mutant strain showed no alteration in the resistance levels. High expression of prx-bfr (pPrxBfr) reduced resistance to H2O2 while high expression of prx alone (pPrx) caused a reduction of bacterial plating efficiency in wild type strain. Altogether, the data suggest the complex role of prx and bfr in the oxidative stress response of Xcc and their expressions have to be tightly regulated for proper physiological functioning

Abstract: Xanthomonas campestris pv. campestris (Xcc) เป็นแบคทีเรียชนิดแกรมลบ ซึ่งก่อให้เกิดโรคใบ ไหม้ ในพืชตระกูลกะหล่ำ เมื่อพืชติดเชื้อแบคทีเรีย พืชจะสร้างสาร Reactive oxygen species (ROS) เช่น H2O2 , organic hydroperoxide หรือ superoxide ขึ้น เพื่อยับยั้งการเจริญเติบโต และเพื่อกำจัดเชื้อแบคทีเรียที่มา ทำอันตรายต่อพืช แบคทีเรียที่ก่อโรคเหล่านี้จึงต้องสร้างกลไกเพื่อป้องกันตัวเองขึ้น เอนไซม์ Peroxiredoxin (Prx) เป็นกลุ่มของโปรตีนที่พบในสิ่งมีชีวิตหลายๆ ชนิด และทำหน้าที่ป้องกันเซลล์จาก oxidative stress ใน ระบบที่มี thiol เป็นส่วนประกอบ งานวิจัยนี้ได้ทำการศึกษา Prx (xcc1046) ในแบคทีเรีย Xcc จากการศึกษา ด้วย Northern Blot พบว่ายีนดังกล่าวจะเพิ่มการแสดงออกมากขึ้นเมื่อได้รับการเหนี่ยวนำด้วยสาร cumene- และ tert-butyl- hydroperoxides และ menadione นอกจากนี้ prx แสดงออกมาพร้อมกับยีน bfr ซึ่งผลิตโปรตีน Bacterioferritin ทั้งนี้จากการศึกษาด้วยเทคนิค Primer Extension และ RT-PCR พบว่ายีน bfr นอกจากจะ แสดงออกโดยใช้ตัวควบคุมร่วมกับยีน prx แล้ว bfr ยังแสดงออกด้วยตัวควบคุมของตัวเอง นอกจากนี้ยังพบว่า เชื้อแบคทีเรียสายพันธุ์ที่ถูกทำลายยีน prx การแสดงออกของยีน bfr จะเพิ่มสูงขึ้นอย่างชัดเจน ในขณะเดียวกัน เมื่อเพิ่มการแสดงออกของยีน prx จากพลาสมิดพาหะ ระดับการแสดงออกของยีน bfr จะลดลง จากการศึกษา การควบคุมการแสดงออกของยีน prx ในสายพันธุ์ต่างๆ ที่ถูกทำลายยีน ohrR1,ohrR2, oxyR and soxR ซึ่งเป็น ยีนที่ควบคุมการแสดงออกของยีนต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับ oxidative stress ยังไม่พบว่ามียีนใดที่มีความเกี่ยวข้อง กับการทำงานของยีน prx การทำลายยีน prx ทำให้เชื้อมีลักษณะต่างๆ เปลี่ยนแปลงไปจากเดิม โดยมีความต้านทานต่อสาร H2O2 ลดลง แต่มีความต้านทานต่อสารในกลุ่ม superoxide generators ได้แก่ menadione และ plumbagin มาก ขึ้น ในขณะเดียวกันเชื้อที่ถูกทำลายยีน bfr กลับพบว่ามีความต้านทานต่อสาร superoxide generator, organic hydroperoxide รวมถึง H2O2 เพิ่มมากขึ้น อย่างไรก็ตามเมื่อทำลายยีนทั้ง prx และ bfr ไปควบคู่กัน กลับไม่ พบว่ามีลักษณะเปลี่ยนแปลงไปจากสายพันธุ์ปกติ นอกจากนี้ เชื้อแบคทีเรียสายพันธุ์ที่มีพลาสมิดที่สามารถ ผลิตยีนได้ทั้งสองชนิด (pPrxBfr) จะมีความต้านทานต่อสาร H2O2 ต่ำลง ในขณะที่เชื้อแบคทีเรียที่มีการ แสดงออกของยีน prx มากกว่าปกตินั้น จะทำให้การเจริญเติบโตของเชื้อลดลง ข้อมูลที่ได้จากการทดลอง สามารถสรุปได้ว่ายีน prx และ bfr มีการทำงานเกี่ยวข้องกันในการตอบสนองต่อสภาวะ oxidative stress ซึ่ง ยีนทั้งสองนี้ ต้องมีการควบคุมการแสดงออกในระดับที่เหมาะสม เพื่อการทำหน้าที่ร่วมกันได้อย่างมี ประสิทธิภาพ

Mahidol University

Address: NAKHON PATHOM

Email: liwww@mahidol.ac.th

Name: Skorn Mongkolsuk

Role: Thesis Advisors

Created: 2008

Modified: 2553-06-22

Issued: 2010-06-14

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

CallNumber: TH N722i 2008

eng

DegreeName: Master of Science

Level: Master's Degree

Descipline: Biotechnology

Grantor: Mahidol University

©copyrights Mahidol University

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	4837125.pdf	2.18 MB	12	2018-05-29 12:50:39

ใช้เวลา

0.326047 วินาที