The role of RNA polymerase alternative σB subunit in the expression of saoABC operon genes in Staphylococcus aureus

Wielolekooporone bakterie stanowią obecnie jeden z najbardziej uciążliwych problemów dla opieki zdrowotnej. MRSA (ang. methicillin-resistant Staphylococcus aureus), czyli szczepy gronkowca złocistego wykazujące oporność na antybiotyki z grupy β-laktamów, są ich szczególnym przykładem. Szczepy te mogą powodować zagrażające życiu infekcje wewnętrzne, prowadząc m.in do stanów zapalnych narządów czy też sepsy. Istotną rolę w uzewnętrznianiu wirulentnego fenotypu odgrywają mechanizmy regulacji ekspresji genów, w tym alternatywne podjednostki sigma polimerazy RNA.Staphylococcus aureus posiada kilka tego typu podjednostek. Jedna z nich, σB, może inicjować transkrypcję genów związaną z warunkami stresowymi. Istnieją także doniesienia o związku tej podjednostki z transkrypcją genów warunkujących wirulencję, co wskazywałoby na potencjalny związek pomiędzy występowaniem podjednostki σB a wirulencją szczepów gronkowca.Operon saoABC jest hipotetycznym operonem, którego homologiczne sekwencje występują u wszystkich przedstawicieli rodzaju Staphylococcus. W trakcie badań prowadzonych nad tym operonem wykazano nasilenie transkrypcji jego genów w odpowiedzi na zakwaszenie środowiska czy brak preferencyjnego źródła węgla lub źródła aminokwasów.W pracy zbadano związek pomiędzy zmianą pH środowiska hodowli szczepu S. aureus USA300, będącego szczepem MRSA, a zmianą ekspresji genów należących do operonu saoABC. Porównano względne zmiany w ekspresji tych genów w warunkach zakwaszenia pH 5.0 oraz alkalizacji pH 9.0. Sprawdzono także jaką rolę w transkrypcji tych genów pełni podjednostka σB na podstawie porównania profilu ekspresji u szczepu typu dzikiego oraz u szczepu pozbawionego genu sigB.

Multidrug resistant bacteria arenowadays one of the biggest challenges in healthcare. Resistant to a wide range of β-lactams, MRSA (methicillin-resistant Staphylococcus aureus) strains are a notable example. These strains can cause lethal infections, often leading to organ inflammation and sepsis. A major role in virulent phenotype manifestation is played by gene expression regulatory mechanisms and among them alternative sigma subunits of RNA polymerase.Staphylococcus aureus possesses a few subunits of this type. One of them is σB, which can initiate the transcription of genes in stress conditions. There are also reports on factor σB being involved in the transcription of virulence-related genes, which would indicate a potential link between the σB factor and the virulence of Staphylococcus strains.Operon saoABC is a hypothetical operon, whose homologues are present in all representatives of the Staphylococcus genus. In the course of research on the operon it was shown that transcription of its genes was increased as a result of acidification of environment as well as a lack of a preferential carbon source or amino acid source.The purpose of the presented study was to investigate any potential link between changes of environmental pH in a culture of S. aureus USA300 strain , which is a MRSA strain, and changes in expression of genes belonging to saoABC operon. The relative expression for pH 5.0 and pH 9.0 cultures were compared. It was also studied how the σB factor affects expression, based on the comparison of relative expression in the wild type strain as well as a mutated strain with a knockout of the sigB gene.