Control of Genes in TCA Cycle by fsrA Small RNA in Bacillus subtilis

바실러스 서브틸리스의 fsrA small RNA에 의한 TCA 회로의 유전자 조절

The fsrA gene in Bacillus subtilis has an analogous role of ryhB in E. coli and is controlled under fur, the iron regulator gene. At high concentration of iron the transcription of ryhB is repressed by fur and ryhB is transcribed under low concentration of iron. To spare iron produced ryhB small RNA represses the expression of sdhCDAB (succinate dehydrogenase). This study shows the growth rate of Bacillus subtilis strain of fur and fur/fsrA deletion mutants using organic acids of TCA cycle as carbon source. Mutant strain of fur does not grow well with succinate carbon source, but further deletion of fsrA regain to the growth of wild type strain. Also, nearly same results were observed with citrate and fumarate. These results are consistent to those of E. coli system. But fur and fur/fsrA deletion mutants grow well as much as the growth of wild type with malate carbon source. These results showed that upstream genes of succinate of TCA cycle are repressed by fsrA, but downstream of succinate are not repressed by fsrA.

바실러스 서브틸리스 fsrA 유전자는 대장균의 ryhB 유전자와 유사한 역할을 하는 유전자로 철 조절 유전자인 fur 유전자의 조절을 받는다. 철의 농도가 높을 때에는 ryhB 유전자의 전사가 fur에 의해 억제되지만 철의 농도가 낮아지면 세포내의 철을 보다 효율적으로 절약하기 위하여 ryhB의 전사 억제가 풀려 ryhB small RNA가 생성되고 이는 철을 함유하는 sdhCDAB (succinate dehydrogenase) 유전자의 발현을 억제한다. 본 연구에서는 바실러스에서 이에 상응하는 유전자인 fur와 fsrA의 결실 균주들을 대상으로 여러 TCA 회로의 유기산을 탄소원에서의 이들 균주들의 성장을 측정하였다. 실험 결과 대장균의 fur/ryhB와 마찬가지로 succinate를 탄소원으로 할 경우 바실러스 fur 결실 균주는 성장이 매우 적었지만 fur/fsrA 결실 균주는 정상적으로 성장하였다. 또한 succinate 이외에 citrate, fumarate의 경우도 succinate와 유사한 결과를 보이는 반면에 malate의 경우 fur나 fur/fsrA의 결실 균주들에서 성장이 큰 차이를 보이지 않았다. 이 결과 TCA 회로에서 succinate 상부에 해당하는 유전자들은 fsrA에 의해 억제되나 succinate 하부에 해당하는 유전자들은 fsrA에 의해 억제되지 않는 것으로 생각된다.