Regulation of xylA Gene Expression in Escherichia coli

대장균에서 xylA 유전자의 발현조절

The induction by xylose and repression by glucose of xylose isomerase(XI) were investigated to elucidate the regulation for production of XI in Escherichia coli. Regulation for expression of xyIA gene which codes XI is under control of xylR which is a regulatory gene for xylose catabolism. When xyIR gene was resided in chromosome, the inductions of XI by the addition of 0.4% xylose were increased to 1.9 and 1.7-fold in case of locating on multicopy(pEX202/DH77) and low copy Plasmid(pEX102/DH77), respectively, as compared with that of xylA gene which was resided in chromosome(JM109). xyIR gene product derived from xyIR gene on chromosome might react to xylA gene on the plasmid as same as xylA gene on chromosome. In JM109 and xylA transformant; pEX202/DH77 and pEX102/DH77, the inductions of XI were completely repressed by the addition of 0.2% glucose and these catabolite repressions were derepressed by the addition of 1 mM cAMP In comparison with the addition of 0.4% xylose only for the induction XI was inductively produced 1.7 to 2-fold with the addition of xylose plus 1 mM cAMP in DM minimal media. pEX13/TP2010, xylA transformant of the deficient mutant($xyl^-,\;cya^-$; TP2010) of XI and cAMP production, did not induce XI by the addition of xylose only but induced in case of simultaneous addition of xylose and cAMP. These results show that cAMP and xylose are the indispensable effectors for the induction and derepression of Xl in E. coli.

대장균에서 xylose isomerase(XI) 생산의 조절양상을 밝히기 위한 연구의 일환으로 유도물질인 xylose에 의한 XI 생산유도 및 glucose에 의한 이화물 억제 양상을 조사하였다. XI 생산 유전자인 xylA 유전자의 발현을 조절하는 xylR 유전자가 염색체에 존재하는 상태에서 xylA 유전자가 고복제수 유래의 플라스미드에 존재하는 경우 (pEX202/DH77)와 저복제수 유래의 플라스미드에 존재하는 경우(pEX102/DH77)에는 염색체에 존재하는 경우 (JM109)보다 0.4% xylose 첨가에 의한 XI의 유도생산이 각각 1.9 및 1.7배 정도 증가하였다. 염색체에 존재하는 xylR 유전자에 의해 생산된 xylR유전자 산물이 xylA 유전자가 플라스미드에 존재할 경우에도 염색체에 존재할때와 마찬가지로 작용하는 것으로 나타났다. 형질전환주 pEX202/DH77과 pEX102/DH77 및 친주 JM109에서 다 같이 0.2% glucose 첨가에 의해 완전히 XI 유도생산이 억제되었으며 이와같은 glucose에 의한 이화물 억제는 1 mM cAMP의 첨가로 해제되었다. DM 최소배지에서 xylose에 의한 XI 유도시 1 mM CAMP를 첨가하면 0.4% xylose만 첨가했을때 보다 XI 생산이 1.7 내지 2배 정도 증가하었다. Xylose isomerase와 cAMP 생산 변이주(xyl, cya ; TP2010)에 xylA 유전자를 형질전환시킨 pEX13/TP2010은 xylose 첨가로 Xl가 유도생산되지 않았고 cAMP를 함께 첨가해야만 XI가 유도되었다. 이와같이 대장균의 xylA 유전자에서 XI의 생산조절에는 xylose이외에 cAMP도 필수적인 효과물질임을 알 수 있었다.