Роль сероводорода в экспрессии генов поглощения железа у E. coli

Сероводород (H2S), молекула-химический посредник, регулирует внутриклеточные процессы у бактерий, включая ответ на окислительный стресс и антибиотики. Повышенное поглощение железа, вызванное внутриклеточным H2S, ранее было выявлено у патогенной бактерии Vibrio cholerae. Однако механизм H2S-зависимых клеточных ответов у Escherichia coli оставался неясным.

Группа исследователей под руководством профессора Синдзи Масуда из Токийского технологического института (Япония) изучила взаимосвязь между внутриклеточным H2S и поглощением железа в E. coli.

Методы и подход

  • Использовали генетически модифицированный штамм дикого типа (WT) E. coli, сверхэкспрессирующий ген mstA. Этот ген кодирует фермент 3-меркаптопируват-серотрансферазу, ответственный за продукцию H2S.
  • Применили методы РНК-секвенирования и анализы для выявления молекулярных путей регуляции поглощения железа в ответ на доступность H2S.

Ключевые результаты

  1. Устойчивость к антибиотикам: Штамм WT с сверхэкспрессией mstA производил повышенные уровни внутриклеточного H2S и демонстрировал значительно более высокую устойчивость к антибиотикам.

  2. Активация генов:

    • Уровень транскрипта гена tcyP (кодирует транспортер L-цистеина) увеличился в 10 раз.
    • Также была повышена экспрессия гена цистеинил-тРНК синтетазы, которая катализирует синтез суперсульфидов. Эти молекулы могут напрямую инактивировать β-лактамные антибиотики.
    • Были активированы гены, связанные с антибиотик-эффлюксными насосами, и подавлены гены транспортеров дипептидов/гема.

  3. Роль транскрипционного фактора YgaV: Используя мутантный штамм ΔygaV (без экспрессии ygaV, но со сверхэкспрессией mstA), учёные установили, что экспрессия генов поглощения железа (fes, fepA, fhuE, fhuF, nfeF, cirA) зависит от присутствия транскрипционного фактора YgaV, который, в свою очередь, активируется внутриклеточным H2S.

Вывод

Исследование раскрывает механизм регуляции поглощения железа в E. coli и подтверждает ключевую роль H2S-зависимого фактора YgaV в контроле ответа на окислительный стресс и устойчивости к антибиотикам.