Характеристика генетических локусов, определяющих деградацию фенола, в геноме бактерий штамма Rhodococcus pyridinivorans 5Ap

Abstract

Охарактеризована динамика роста бактерий штамма Rhodococcus pyridinivorans 5Ар в среде с фенолом (200 мг/л). Бактерии достигают стационарной фазы через 24 ч культивирования. К этому времени происходит полная утилизация фенола. В результате полногеномного секвенирования установлено, что геном бактерий штамма R. pyridinivorans 5Ap представлен кольцевой хромосомой размером 5 220 735 пар нуклеотидов (номер в базе данных GenBank CP063450.1) и тремя кольцевыми мегаплазмидами – pSID размером 250 428 пар нуклеотидов (CP063453.1), pRh5Ap-243 размером 243 288 пар нуклеотидов (CP063452.1) и pNAPH размером 207 815 пар нуклеотидов (CP063451.1). Сравнение организации генов β-кетоадипатного пути биодеградации фенола в геномах 78 бактерий рода Rhodococcus групп В (подгруппы В1 и В2), С и D показало, что, несмотря на высокий уровень синтении в целом, каждая группа обладает особенностями в строении исследуемых локусов. В отличие от остальных групп у бактерий группы С опероны pheA2A1 и catABC разделены тремя генами, в том числе генами fadA и fadI, которые определяют альтернативную возможность окисления фенола с образованием сукцинил-КоА (у других групп, по всей вероятности, образуется только ацетил-КоА). У родококков группы С и подгруппы В1 в геноме присутствует дополнительный локус, включающий гены pheA2, pheA1 и catA. Второй локус у бактерий подгруппы В1, групп С и D представлен оперонами pcaIJ и pcaHGBLRF, тогда как у бактерий подгруппы В2 он включает опероны pcaIJ и pcaBLRF, а оперон pcaHG, кодирующий компоненты пирокатехин-3,4-диоксигеназы, расположен в ином локусе хромосомы. Регуляторные области оперонов pheA2A1 и catABC у бактерий штамма R. pyridinivorans 5Ap сходны с известными и содержат сайты связывания как специфических регуляторных белков PheR и CatR соответственно, так и глобального регулятора катаболизма CRP. В результате анализа межгенной области pcaI – pcaB бактерий штамма R. pyridinivorans 5Ap выявлены шесть потенциальных сайтов связывания белка PcaR. Характер расположения данных сайтов может свидетельствовать о двойной роли регуляторного белка PcaR: как репрессора в не связанном с эффектором состоянии и как активатора в связанном с эффектором состоянии.