title: Genetics and biochemistry of the catabolism of 5-hydroxyectoine and ectoine in the marine bacterium Ruegeria pomeroyi DSS-3
title: Genetik und Biochemie des Katabolismus von 5-Hydroxyectoin und Ectoin in dem marinen Bakterium Ruegeria pomeroyi DSS-3
title: Genetik und Biochemie des Katabolismus von 5-Hydroxyectoin und Ectoin in dem marinen Bakterium Ruegeria pomeroyi DSS-3
Creators: name: Schulz, Annina
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2016
Subjects: kompatible Solute, Ectoine
Biochemie
compatible solutes
ectoines
Life sciences
Biowissenschaften, Biologie
Genetik
Bakterien , Katabolismus

description: The main focus of this study was
      on the catabolism of ectoines by the marine bacterium
      Ruegeria pomeroyi DSS-3. Based on the hypothesis of an
      enzymatic mechanism for the conversion of 5-hydroxyectoine to
      form ectoine and its subsequent degradation to L-aspartate,
      the physiological, genetic and biochemical requirements for
      the catabolism of ectoines were investigated. A chromosomal
      deletion of the enuR-uehABC-usp-eutABCDE-ssd-atf-operon in R.
      pomeroyi DSS-3 abolishes the utilization of these compounds
      as carbon and nitrogen sources. Bioinformatics showed that
      the phylogenetic distribution of ectoine consumers is
      restricted to the Proteobacteria and the genetic arrangement
      of the corresponding genes is not evolutinarily conserved.
      Using Northern Blot analyses and reporter gene fusions I was
      able to show that transcription of the catabolic
      ectoine/5-hydroxyectoine operon in R. pomeroyi is governed by
      a constitutive as well as a substrate inducible promoter. The
      transcriptional regulator EnuR belongs to the
      MocR/GabR-subfamily of transcriptional regulators and is a
      repressor as well as an activator for the operon. Its
      dependence on the cofactor pyridoxal-5'-phosphate and on two
      intermediates of the catabolic route was shown. In addition
      to EnuR the transcriptional activator AsnC, belonging to the
      'feast-and-famine' family of transcriptional regulators, is
      coded for in the catabolic Ectoine-operon. The uptake and
      catabolism of alternative nitrogen sources in bacteria depend
      on the general nitrogen control (Ntr-) system. In R. pomeroyi
      DSS-3 the NtrXY two-component system is part of this Ntr
      system and as such, also involved in the regulation of Ectoin
      uptake and catabolism. Based on the biochemical and genetic
      analyses conducted here, a model for the transcriptional
      control of the catabolic gene cluster, comprising two
      transcriptional regulators and a two-component system of the
      general nitrogen control, was established.
description: Im Rahmen dieser Arbeit wurde der
      Katabolismus von Ectoinen durch das marine Bakterium Ruegeria
      pomeroyi DSS-3 untersucht. Basierend auf der Hypothese eines
      katabolen Mechanismus für die Umwandlung von 5-Hydroxyectoin
      zu Ectoin und dem anschließenden Abbau zu L-Aspartat wurden
      die physiologischen, genetischen und biochemischen
      Voraussetzungen des Katabolismus analysiert. Eine
      chromosomale Deletion des
      enuR-uehABC-usp-eutABCDE-ssd-atf-Operons verhinderte das
      Wachstum von R. pomeroyi DSS-3 auf sowohl Ectoin als auch
      5-Hydroxyectoin als Kohlenstoff- und Stickstoffquelle.
      Bioinformatische Analysen zeigten, dass diese Fähigkeit
      ausschließlich auf das Phylum der Proteobacteria beschränkt
      ist und einer hohen genetischen Diversität unterliegt. Durch
      'Northern Dot Blot'-Analysen und Reportergenfusionen wurde
      gezeigt, dass die Transkription des Genclusters sowohl von
      einem konstitutiven als auch von einem substratinduzierbaren
      Promotor erfolgt. Der MocR-Typ Transkriptionsregulator EnuR
      ist sowohl Repressor als auch Aktivator des vorliegenden
      Genclusters und ist neben seiner prosthetischen Gruppe
      Pyridoxal-5'-Phosphat auch von zwei Stoffwechselintermediaten
      als interne Induktoren abhängig. In dem katabolen
      Ectoin-Operon wird zusätzlich für den Transkriptionsfaktor,
      der 'feast-and-famine'-Familie, AsnC kodiert, welcher neben
      EnuR für die Aktivierung des Promotors verantwortlich ist.
      Für die Aufnahme und den Katabolismus von alternativen
      Stickstoffquellen ist in vielen bakteriellen Organismen, so
      auch in R. pomeroyi DSS-3, unter anderem auch das
      NtrXY-Zweikomponentensystem zuständig. Basierend auf
      biochemischen und genetischen Untersuchungen, wird ein Modell
      für die transkriptionelle Kontrolle des katabolen Ectoin-
      Genclusters beschrieben, welches von den zwei
      Transkriptionsregulatoren EnuR und AsnC und dem
      Zweikomponentensystem der generellen Stickstoffkontrolle
      NtrXY abhängt.