Impact of pemIK-Sa1 toxin-antitoxin system on the activity of its own promoter

Systemy toksyna-antytoksyna (TA) są elementami genetycznymi regulującymi różnorodne funkcje komórek bakteryjnych, a także wpływają na stabilne utrzymywanie plazmidów w komórce. Ich przykładem jest występujący u Staphylococcus aureus system pemIK-Sa1 zorganizowany w formie operonu. Geny kodujące toksynę i antytoksynę znajdują się pod wspólnym promotorem. Celem pracy było sprawdzenie, czy antytoksyna PemI, toksyna PemK oraz kompleks PemI z PemK wpływają na aktywność promotora tego systemu. Zjawisko autoregulacji ekspresji badano przy użyciu genu reporterowego kodującego białko zielonej fluorescencji (GFP) u rekombinantów szczepu S. aureus SH1000. Względną intensywność fluorescencji badano u rekombinantów z plazmidami posiadającymi geny kodujące oba elementy układu lub samą antytoksynę. Wykorzystano również rekombinanty posiadające geny reporterowe GFP pod promotorem genu stafopainy C, aby sprawdzić, czy obserwowany efekt jest specyficzny dla promotora pemIK. Otrzymane wyniki sugerują represję aktywności promotora pemIK przez kompleks toksyna-antytoksyna oraz są niejednoznaczne na temat regulacyjnego wpływu samej antytoksyny.

Toxin-antitoxin (TA) systems are genetic elements regulating diverse bacterial physiological processes, including enforcing plasmid maintenance. PemIK-Sa1 of Staphylococcus aureus is an example of aforementioned systems organized into an operon. Genes encoding toxin PemK and antitoxin PemI are under control of one promoter. The aim of this study is to verify whether antitoxin, toxin and/or toxin-antitoxin complex regulate activity of their promoter. Methods of the study consisted of using a plasmid with GFP reporter gene downstream of a pemIK promoter transformed into SH1000 S. aureus strain. Recombinants were also transformed with plasmids encoding antitoxin or both components of the system. To ensure that autoregulation effect is specific to pemIK promoter additional set of recombinants with the promoter of staphopain C gene was used.. Relative fluorescence of all utilised recombinants was measured. Obtained data suggest specifiic repressive effect of PemI-PemK complex on pemIK promoter and is inconclusive in regard of PemI's impact only.