Abstract
It has been well known that the expression of S. typhimurium cadBA operon requires at least two extracellular signals: low pH and high concentration of lysine. To better understand the nature of pH-dependent and lysine dependent signal transduction, mutants were isolated in JF2238(cadA-lacZ) by Tn10 insertion, spontaneous mutagenesis, and EMS treatment. Two mutants were isolated from JF2238, expressed as a cadA-lacZ operon fusion in various growth conditions, and analyzed to have mutations in cadC, a gene encoding a function necessary for transcriptional activation of cadBA. One isolate (cadC6) conferred pH-independent and lysine-independent cadBA expression and the other(cadC4) showed pH-independent and lysine-dependent cadBA expression. cadR::Tn10 and cadR4 mutants were expressed in the absence of exogenously added lysine. They were also resistant to thiosine and complemented by lysP clone from E. coli. Thus, in the absence of exogenous lysine, cadR is a negative regulator of cadBA expression. Cadaverine, the product of lysine decarboxylation, was shown to inhibit expression of cadA-lacZ fusion in cad $C^+$ cell.
S. typhimurium cadBA operon의 발현에는 산성 pH와 고농도의 lysine 등 적어도 두 가지의 세포외부 신호가 요구된다. pH와 lysine신호에 따른 cadBA 발현 조절 기작을 이해하기 위하여, Tn10삽입, 자발적 돌연변이, EMS돌연변이 등을 수행하여 JF2238과 cadA-lacZ의 발현특성에 차이를 보이는 돌연변이체를 선별하였다. cadBA의 양성적 조절자의 유전자인 cadC내의 돌연변이 중 cadC4 돌연변이는 pH-비의존성, lysine-의존성 발현을, cadC6 돌연변이는 pH-비의존성, lysine-비의존성 cadA-lacZ 발현을 나타내었다. 산성 pH, lysine이 없는 조건에서 cadA-lacZ 발현을 유도하는 cadR::Tn10과 cadR3 돌연변이체를 분리하여 cadR이 lysine이 없는 조건에서 cadBA 발현을 음성적으로 조절하는 음성적 조절자의 유전자임을 알 수 있었다. cadR 돌연변이체는 lysine의 독성 유사체인 thiosine에 대해 내성($Ts^{r}$)을 나타냈으며, E. coli의 lysP 클론을 갖고 있는 pLYSP에 의해 돌연변이 형질이 보상되었다. 또한 lysine decarboxylase (CadA)의 반응산물인 cadaverine은 cadC+ 균주에서 cadA-lacZ 발현에 억제효과를 나타냈으나, cadC 돌연변이에는 억제효과가 나타나지 않았다.
