Araştırma Makalesi
BibTex RIS Kaynak Göster

Determination of DNA Transfer Frequency, Related to the Presence of comX Gene, in Natural Streptococcus thermophilus Isolates

Yıl 2018, Cilt: 44 Sayı: 1, 9 - 23, 30.04.2018

Öz

Activity of comX, alternative sigma factor, is crucial in the expression of the genes required for conjugation takes place in Streptococci and hence it is related to the frequency of competency. Determination of these genes in natural isolates, therefore, is a pivotal issue to understand the conjugation capacity of those microorganisms. In the current study, 106 Streptococcus thermophilus isolates are investigated for the presence of comX gene. Total 46 of these isolates are found to be comX positive using polymerase chain reaction (PCR) and nucleotide sequencing data of them were obtained. The plasmid pNZ276 and catalase tests were used to investigate the conjugation frequency of competent cells. Conjugation characteristics of the isolates BioSt-7, 16, 19, 23, 24, 25, 29, 30, 36, 37, 42 and 46 were studied and conjugation frequency of the isolates BioSt-19, 24, 25,29 and 42 are found to be over 40% and moreover a notable relationship between conjugation ratio and comX gene is determined. Substitution of isoleucine (I) for asparagine (N) in 72nd amino acid position of comX protein increased the conjugation frequency of the isolates. The findings of current study suggest that, some mutations occurred on comX gene may affect the frequency of competency and conjugated characteristics of streptococcal isolates.

Kaynakça

  • Blomqvist, T., Steinmoen, H., & Håvarstein, L. S. (2006). Natural genetic transformation: a novel tool for efficient genetic engineering of the dairy bacterium Streptococcus thermophilus. Applied and environmental microbiology, 72(10), 6751-6756.
  • Bolotin, A., Quinquis, B., Renault, P., Sorokin, A., Ehrlich, S.D., Kulakauskas, S., Lapidus, A., Goltsman, E., Mazur, M., Pusch, G.D., Fonstein, M., Overbeek, R., Kyprides, N., Purnelle, B., Prozzi, D., Ngui, K., Masuy, D., Hancy, F., Burteau, S., Boutry, M., Delcour, J., Goffeau, A. and Hols, P. (2004). Complete sequence and comparative genome analysis of the dairy bacterium Streptococcus thermophilus. Nat. Biotechnol. 22, 1554–1558.
  • Boutry C, Wahl A, Delplace B, Clippe A, Fontaine L, Hols P. (2012). Adaptor protein MecA is a negative regulator of the expression of late competence genes in Streptococcus thermophilus. J. Bacteriol. 194:1777–1788.
  • Boutry, C., Delplace, B., Clippe, A., Fontaine, L., & Hols, P. (2013). SOS response activation and competence development are antagonistic mechanisms in Streptococcus thermophilus. Journal of bacteriology, 195(4), 696-707.
  • Claverys, J.P. and Havarstein, L.S. (2002). Extracellular-peptide control of competence for genetic transformation in Streptococcus pneumoniae. Front. Biosci. 7, 1798–1814.
  • Claverys, J.P. and Martin, B. (2003). Bacterial competence genes: signatures of active transformation, or only remnants?. Trends Microbiol. 11, 161–165. Cvitkovitch, D.G. (2001). Genetic competence and transformation in oral streptococci. Crit. Rev. Oral Biol. Med. 12, 217–243.
  • Dagan, T., (2011). Phylogenomic networks. Trends Microbiol. 19, 483–491.
  • Fontaine L, Boutry C, de Frahan MH, Delplace B, Fremaux C, Horvath P, Boyaval P, Hols P. (2010). A novel pheromone quorum-sensing system controls the development of natural competence in Streptococcus thermophilus and Streptococcus salivarius. J. Bacteriol. 192:1444 –1454.
  • Fontaine, L., Wahl, A., Fléchard, M., Mignolet, J., & Hols, P. (2015). Regulation of competence for natural transformation in streptococci. Infection, Genetics and Evolution, 33, 343-360.
  • Fox, P.F. (1993) Cheese: Chemistry, Physics and Microbiology. Chapman & Hall, London, UK.
  • Gardan R, Besset C, Guillot A, Gitton C, Monnet V. (2009). The oligopeptide transport system is essential for the development of natural competence in Streptococcus thermophilus strain LMD-9. J. Bacteriol. 191: 4647–4655.
  • Ho, T. D., & Ellermeier, C. D. (2012). Extra cytoplasmic function σ factor activation. Current opinion in microbiology, 15(2), 182-188.
  • Hols P, Hancy F, Fontaine L, Grossiord B, Prozzi D, Leblond-Bourget N, Decaris B, Bolotin A, Delorme C, Dusko Erlich S, Guedon E, Monnet V, Renault P, Kleerebezem M. (2005). New insights in the molecular biology and physiology of Streptococcus thermophilus revealed by comparative genomics. FEMS Microbiol. Rev. 29:435– 463.
  • Hsu, H. H., Chung, K. M., Chen, T. C., & Chang, B. Y. (2006). Role of the sigma factor in transcription initiation in the absence of core RNA polymerase. Cell, 127(2), 317-327.
  • Johnsborg O, Havarstein LS. (2009). Regulation of natural genetic transformation and acquisition of transforming DNA in Streptococcus pneumoniae. FEMS Microbiol. Rev. 33:627– 642.
  • Luo P, Li HY, Morrison DA (2003). ComX is a unique link between multiple quorum sensing outputs and competence in Streptococcus pneumoniae. Mol Microbiol 50: 623–633.
  • Luo, P., & Morrison, D. A. (2003). Transient association of an alternative sigma factor, ComX, with RNA polymerase during the period of competence for genetic transformation in Streptococcus pneumoniae. Journal of bacteriology, 185(1), 349-358.
  • Madigan, M., and J. Martinko. "Brock Biology of Microorganisms, 11th edn." (2005): 149-152.
  • Mitchell, T.J. (2003) The pathogenesis of streptococcal infections: from tooth decay to meningitis. Nat. Rev. Microbiol. 1, 219–230.
  • Nei, M., and Kumar, S. (2000). Molecular Evolution and Phylogenetics, Oxford University Press, Oxford.
  • Perry, J.A., M.B. Jones, S.N. Peterson, D.G. Cvitkovitch and C.M. Lévesque. (2009). Peptide alarmone signalling triggers an auto-active bacteriocin necessary for genetic competence. Mol. Microbiol. 72: 905–917.
  • Peterson, S.N., Sung, C.K., Cline, R., Desai, B.V., Snesrud, E.C., Luo, P., Walling, J., Li, H., Mintz, M., Tsegaye, G., Burr, P.C., Do, Y., Ahn, S., Gilbert, J., Fleischmann, R.D. and Morrison, D.A. (2004) Identification of competence pheromone responsive genes in Streptococcus pneumoniae by use of DNA microarrays. Mol. Microbiol. 51, 1051–1070.
  • Prudhomme, M., L. Attaiech, G. Sanchez, B. Martin and J.P. Claverys. (2006). Antibiotic stress induces genetic transformability in the human pathogen Streptococcus pneumoniae. Science 313: 89–92.
  • Sambrook, J., & Russell, D. W. (2001). Molecular cloning: a laboratory manual 3rd edition. Coldspring-Harbour Laboratory Press, UK.
  • Tamime, A.Y. and Deeth, H.C. (1980) Yogurt: technology and biochemistry. J. Food Protect. 43, 939–977.
  • Tettelin, H. (2004) Streptococcal genomes provide food for thought. Nat. Biotechnol. 22, 1523–1524.
  • Tettelin, H., Nelson, K.E., Paulsen, I.T., Eisen, J.A., Read, T.D., Peterson, S., Heidelberg, J., DeBoy, R.T., Haft, D.H., Dodson, R.J., Durkin, A.S., Gwinn, M., Kolonay, J.F., Nelson, W.C., Peterson, J.D., Umayam, L.A., White, O., Salzberg, S.L., Lewis, M.R., Radune, D., Holtzapple, E., Khouri, H., Wolf, A.M., Utterback, T.R., Hansen, C.L., McDonald, L.A., Feldblyum, T.V., Angiuoli, S., Dickinson, T., Hickey, E.K., Holt, I.E., Loftus, B.J., Yang, F., Smith, H.O., Venter, J.C., Dougherty, B.A., Morrison, D.A., Hollingshead, S.K. and Fraser, C.M. (2001) Complete genome sequence of a virulent isolate of Streptococcus pneumoniae. Science 293, 498–506.
  • Thompson JD, Gibson TJ, Plewniak F, et al (1997): The CLUSTAL_X windows interface: flexible strategies for multiple sequence alignment aided by quality analysis tools. Nucleic acids research, 25, 4876-4882.

Doğal Streptococcus thermophilus İzolatlarında comX Gen Varlığına Bağlı DNA Transfer Frekansının Belirlenmesi

Yıl 2018, Cilt: 44 Sayı: 1, 9 - 23, 30.04.2018

Öz

Alternatif sigma faktör olan comX, streptokoklarda dışarıdan DNA alabilme kapasitesini belirleyen genlerin transkripsiyonunu kontrol eden ve dolaysıyla bu suşların yabancı genetik materyali kabul etme frekansı ile ilişkili olan bir gendir. Bu nedenle doğal izolatlardaki varlığının tespit edilmesi, bu izolatların konjugasyon kapasitelerinin belirlenmesi açısından önem arz etmektedir. Bu çalışmada 106 farklı Streptococcus thermophilus izolatında comX geninin varlığı araştırılmıştır. Bu izolatların 46 tanesinde polimeraz zincir tepkimesi (PZT) yöntemi ile comX gen varlığı tespit edilmiş ve nükleotid dizileri belirlenmiştir. Kompetent hücrelerin konjugasyon frekansları için pNZ276 plazmiti ve katalaz testi kullanılmıştır. BioSt-7, 16, 19, 23, 24, 25, 29, 30, 36, 37, 42 ve 46 nolu izolatların konjugasyon özellikleri tespit edilmiştir. BioSt-19, 24, 25,29 ve 42 nolu izolatların da konjugasyon frekansları % 40’tan yüksek bulunmuş ve konjugasyon oranı ile comX gen dizisi arasında ilişki tespit edilmiştir. ComX proteininde 72. amino asit pozisyonundaki asparajinin yerine izolösin değişimi (N→I), konjugasyon frekansını artırmıştır. Bu çalışmanın sonuçları, comX gen dizisi üzerindeki değişim mutasyonlarının izolatların gen transfer sıklığını önemli derecede etkileyebileceğini, suşlara göre farklılık içereceğini ve konjugasyon özelliğini değiştirebileceğini göstermiştir.

Kaynakça

  • Blomqvist, T., Steinmoen, H., & Håvarstein, L. S. (2006). Natural genetic transformation: a novel tool for efficient genetic engineering of the dairy bacterium Streptococcus thermophilus. Applied and environmental microbiology, 72(10), 6751-6756.
  • Bolotin, A., Quinquis, B., Renault, P., Sorokin, A., Ehrlich, S.D., Kulakauskas, S., Lapidus, A., Goltsman, E., Mazur, M., Pusch, G.D., Fonstein, M., Overbeek, R., Kyprides, N., Purnelle, B., Prozzi, D., Ngui, K., Masuy, D., Hancy, F., Burteau, S., Boutry, M., Delcour, J., Goffeau, A. and Hols, P. (2004). Complete sequence and comparative genome analysis of the dairy bacterium Streptococcus thermophilus. Nat. Biotechnol. 22, 1554–1558.
  • Boutry C, Wahl A, Delplace B, Clippe A, Fontaine L, Hols P. (2012). Adaptor protein MecA is a negative regulator of the expression of late competence genes in Streptococcus thermophilus. J. Bacteriol. 194:1777–1788.
  • Boutry, C., Delplace, B., Clippe, A., Fontaine, L., & Hols, P. (2013). SOS response activation and competence development are antagonistic mechanisms in Streptococcus thermophilus. Journal of bacteriology, 195(4), 696-707.
  • Claverys, J.P. and Havarstein, L.S. (2002). Extracellular-peptide control of competence for genetic transformation in Streptococcus pneumoniae. Front. Biosci. 7, 1798–1814.
  • Claverys, J.P. and Martin, B. (2003). Bacterial competence genes: signatures of active transformation, or only remnants?. Trends Microbiol. 11, 161–165. Cvitkovitch, D.G. (2001). Genetic competence and transformation in oral streptococci. Crit. Rev. Oral Biol. Med. 12, 217–243.
  • Dagan, T., (2011). Phylogenomic networks. Trends Microbiol. 19, 483–491.
  • Fontaine L, Boutry C, de Frahan MH, Delplace B, Fremaux C, Horvath P, Boyaval P, Hols P. (2010). A novel pheromone quorum-sensing system controls the development of natural competence in Streptococcus thermophilus and Streptococcus salivarius. J. Bacteriol. 192:1444 –1454.
  • Fontaine, L., Wahl, A., Fléchard, M., Mignolet, J., & Hols, P. (2015). Regulation of competence for natural transformation in streptococci. Infection, Genetics and Evolution, 33, 343-360.
  • Fox, P.F. (1993) Cheese: Chemistry, Physics and Microbiology. Chapman & Hall, London, UK.
  • Gardan R, Besset C, Guillot A, Gitton C, Monnet V. (2009). The oligopeptide transport system is essential for the development of natural competence in Streptococcus thermophilus strain LMD-9. J. Bacteriol. 191: 4647–4655.
  • Ho, T. D., & Ellermeier, C. D. (2012). Extra cytoplasmic function σ factor activation. Current opinion in microbiology, 15(2), 182-188.
  • Hols P, Hancy F, Fontaine L, Grossiord B, Prozzi D, Leblond-Bourget N, Decaris B, Bolotin A, Delorme C, Dusko Erlich S, Guedon E, Monnet V, Renault P, Kleerebezem M. (2005). New insights in the molecular biology and physiology of Streptococcus thermophilus revealed by comparative genomics. FEMS Microbiol. Rev. 29:435– 463.
  • Hsu, H. H., Chung, K. M., Chen, T. C., & Chang, B. Y. (2006). Role of the sigma factor in transcription initiation in the absence of core RNA polymerase. Cell, 127(2), 317-327.
  • Johnsborg O, Havarstein LS. (2009). Regulation of natural genetic transformation and acquisition of transforming DNA in Streptococcus pneumoniae. FEMS Microbiol. Rev. 33:627– 642.
  • Luo P, Li HY, Morrison DA (2003). ComX is a unique link between multiple quorum sensing outputs and competence in Streptococcus pneumoniae. Mol Microbiol 50: 623–633.
  • Luo, P., & Morrison, D. A. (2003). Transient association of an alternative sigma factor, ComX, with RNA polymerase during the period of competence for genetic transformation in Streptococcus pneumoniae. Journal of bacteriology, 185(1), 349-358.
  • Madigan, M., and J. Martinko. "Brock Biology of Microorganisms, 11th edn." (2005): 149-152.
  • Mitchell, T.J. (2003) The pathogenesis of streptococcal infections: from tooth decay to meningitis. Nat. Rev. Microbiol. 1, 219–230.
  • Nei, M., and Kumar, S. (2000). Molecular Evolution and Phylogenetics, Oxford University Press, Oxford.
  • Perry, J.A., M.B. Jones, S.N. Peterson, D.G. Cvitkovitch and C.M. Lévesque. (2009). Peptide alarmone signalling triggers an auto-active bacteriocin necessary for genetic competence. Mol. Microbiol. 72: 905–917.
  • Peterson, S.N., Sung, C.K., Cline, R., Desai, B.V., Snesrud, E.C., Luo, P., Walling, J., Li, H., Mintz, M., Tsegaye, G., Burr, P.C., Do, Y., Ahn, S., Gilbert, J., Fleischmann, R.D. and Morrison, D.A. (2004) Identification of competence pheromone responsive genes in Streptococcus pneumoniae by use of DNA microarrays. Mol. Microbiol. 51, 1051–1070.
  • Prudhomme, M., L. Attaiech, G. Sanchez, B. Martin and J.P. Claverys. (2006). Antibiotic stress induces genetic transformability in the human pathogen Streptococcus pneumoniae. Science 313: 89–92.
  • Sambrook, J., & Russell, D. W. (2001). Molecular cloning: a laboratory manual 3rd edition. Coldspring-Harbour Laboratory Press, UK.
  • Tamime, A.Y. and Deeth, H.C. (1980) Yogurt: technology and biochemistry. J. Food Protect. 43, 939–977.
  • Tettelin, H. (2004) Streptococcal genomes provide food for thought. Nat. Biotechnol. 22, 1523–1524.
  • Tettelin, H., Nelson, K.E., Paulsen, I.T., Eisen, J.A., Read, T.D., Peterson, S., Heidelberg, J., DeBoy, R.T., Haft, D.H., Dodson, R.J., Durkin, A.S., Gwinn, M., Kolonay, J.F., Nelson, W.C., Peterson, J.D., Umayam, L.A., White, O., Salzberg, S.L., Lewis, M.R., Radune, D., Holtzapple, E., Khouri, H., Wolf, A.M., Utterback, T.R., Hansen, C.L., McDonald, L.A., Feldblyum, T.V., Angiuoli, S., Dickinson, T., Hickey, E.K., Holt, I.E., Loftus, B.J., Yang, F., Smith, H.O., Venter, J.C., Dougherty, B.A., Morrison, D.A., Hollingshead, S.K. and Fraser, C.M. (2001) Complete genome sequence of a virulent isolate of Streptococcus pneumoniae. Science 293, 498–506.
  • Thompson JD, Gibson TJ, Plewniak F, et al (1997): The CLUSTAL_X windows interface: flexible strategies for multiple sequence alignment aided by quality analysis tools. Nucleic acids research, 25, 4876-4882.
Toplam 28 adet kaynakça vardır.

Ayrıntılar

Birincil Dil Türkçe
Konular Yapısal Biyoloji
Bölüm Araştırma Makaleleri
Yazarlar

Ferit Can Yazdıç

Altuğ Karaman Bu kişi benim

İsmail Akyol

Mehmet Sait Ekinci

Emin Özköse

Yayımlanma Tarihi 30 Nisan 2018
Gönderilme Tarihi 11 Ağustos 2017
Yayımlandığı Sayı Yıl 2018 Cilt: 44 Sayı: 1

Kaynak Göster

APA Yazdıç, F. C., Karaman, A., Akyol, İ., Ekinci, M. S., vd. (2018). Doğal Streptococcus thermophilus İzolatlarında comX Gen Varlığına Bağlı DNA Transfer Frekansının Belirlenmesi. Selçuk Üniversitesi Fen Fakültesi Fen Dergisi, 44(1), 9-23.
AMA Yazdıç FC, Karaman A, Akyol İ, Ekinci MS, Özköse E. Doğal Streptococcus thermophilus İzolatlarında comX Gen Varlığına Bağlı DNA Transfer Frekansının Belirlenmesi. sufefd. Nisan 2018;44(1):9-23.
Chicago Yazdıç, Ferit Can, Altuğ Karaman, İsmail Akyol, Mehmet Sait Ekinci, ve Emin Özköse. “Doğal Streptococcus Thermophilus İzolatlarında ComX Gen Varlığına Bağlı DNA Transfer Frekansının Belirlenmesi”. Selçuk Üniversitesi Fen Fakültesi Fen Dergisi 44, sy. 1 (Nisan 2018): 9-23.
EndNote Yazdıç FC, Karaman A, Akyol İ, Ekinci MS, Özköse E (01 Nisan 2018) Doğal Streptococcus thermophilus İzolatlarında comX Gen Varlığına Bağlı DNA Transfer Frekansının Belirlenmesi. Selçuk Üniversitesi Fen Fakültesi Fen Dergisi 44 1 9–23.
IEEE F. C. Yazdıç, A. Karaman, İ. Akyol, M. S. Ekinci, ve E. Özköse, “Doğal Streptococcus thermophilus İzolatlarında comX Gen Varlığına Bağlı DNA Transfer Frekansının Belirlenmesi”, sufefd, c. 44, sy. 1, ss. 9–23, 2018.
ISNAD Yazdıç, Ferit Can vd. “Doğal Streptococcus Thermophilus İzolatlarında ComX Gen Varlığına Bağlı DNA Transfer Frekansının Belirlenmesi”. Selçuk Üniversitesi Fen Fakültesi Fen Dergisi 44/1 (Nisan 2018), 9-23.
JAMA Yazdıç FC, Karaman A, Akyol İ, Ekinci MS, Özköse E. Doğal Streptococcus thermophilus İzolatlarında comX Gen Varlığına Bağlı DNA Transfer Frekansının Belirlenmesi. sufefd. 2018;44:9–23.
MLA Yazdıç, Ferit Can vd. “Doğal Streptococcus Thermophilus İzolatlarında ComX Gen Varlığına Bağlı DNA Transfer Frekansının Belirlenmesi”. Selçuk Üniversitesi Fen Fakültesi Fen Dergisi, c. 44, sy. 1, 2018, ss. 9-23.
Vancouver Yazdıç FC, Karaman A, Akyol İ, Ekinci MS, Özköse E. Doğal Streptococcus thermophilus İzolatlarında comX Gen Varlığına Bağlı DNA Transfer Frekansının Belirlenmesi. sufefd. 2018;44(1):9-23.

Dergi Sahibi: Selçuk Üniversitesi Fen Fakültesi Adına Rektör Prof. Dr. Metin AKSOY
Selçuk Üniversitesi Fen Fakültesi Fen Dergisi temel bilimlerde ve diğer uygulamalı bilimlerde özgün sonuçları olan Türkçe ve İngilizce makaleleri kabul eder. Dergide ayrıca güncel yenilikleri içeren derlemelere de yer verilebilir.
Selçuk Üniversitesi Fen Fakültesi Fen Dergisi;
İlk olarak 1981 yılında S.Ü. Fen-Edebiyat Fakültesi Dergisi olarak yayın hayatına başlamış; 1984 yılına kadar (Sayı 1-4) bu adla yayınlanmıştır.
1984 yılında S.Ü. Fen-Edeb. Fak. Fen Dergisi olarak adı değiştirilmiş 5. sayıdan itibaren bu isimle yayınlanmıştır.
3 Aralık 2008 tarih ve 27073 sayılı Resmi Gazetede yayımlanan 2008/4344 sayılı Bakanlar Kurulu Kararı ile Fen-Edebiyat Fakültesi; Fen Fakültesi ve Edebiyat Fakültesi olarak ayrılınca 2009 yılından itibaren dergi Fen Fakültesi Fen Dergisi olarak çıkmıştır.
2016 yılından itibaren DergiPark’ta taranmaktadır.


88x31.png

Selçuk Üniversitesi Fen Fakültesi Fen Dergisi Creative Commons Atıf 4.0 Uluslararası Lisansı (CC BY-NC 4.0) ile lisanslanmıştır.