Sigmafaktoren dienen als Untereinheit der RNA-Polymerase (RNAP) in Bakterien der Erkennung verschiedener Transkriptionsstartpunkte. Mit Hilfe der ECF- (extracytoplasmic function) Sigmafaktoren ist die Zelle in der Lage, durch gezielte Genexpression, spezifisch auf Schädigung des Periplasmas und der äußeren Membran zu reagieren. Bisher war wenig über die Zusammenhänge von Schwermetall-Stress und ECF-Sigmafaktoren bekannt, deshalb wurde dieser Aspekt der zellulären Regulation genauer untersucht. Als Untersuchungsobjekte dienten das Schwermetall-resistente Bakterium C. metallidurans sowie der Modellorganismus E. coli. Im Gegensatz zu C. metallidurans war die Transkription von rpoEEc in E. coli durch Metallionen, vor allem Zn(II) und Cu(II) induzierbar. In beiden Bakterien führte die Deletion des Gens für den ECF-Sigmafaktor zu metallsensitiven Mutanten. Es konnte gezeigt werden, dass RpoECm-RNAP in der Lage ist, an die Promotoren von rpoECm, cadA und zntACm zu binden und von ihnen ausgehend in vitro eine Transkription zu starten. Ob RpoECm auch in vivo an der Expression der Zn/Cd-translozierenden P-Typ-ATPasen CadA und ZntACm beteiligt ist, konnte bisher nicht zweifelsfrei nachgewiesen werden. In E. coli konnten zwei neue Mitglieder des RpoE-Regulons, das cytoplasmatische Regulatorprotein CueR und die periplasmatische Multicopper-Oxidase CueO, identifiziert werden. In β-Galaktosidase-Assays zeigte sich, dass die Expression von cueR und cueO oberhalb von 1.5 mM CuCl2 σE-abhängig verläuft. Oberhalb dieser Schwellenkonzentration benötigt E. coli entweder RpoEEc oder CueO oder das Cus-System, um die Integrität der bakteriellen Hülle aufrechtzuerhalten.
|