Iron stress and genetic response in cyanobacteria : fur genes from Synechococcus PCC 7942 and Anabaena PCC 7120

Réponse génétique au stress ferrique chez les Cyanobactéries : les gènes fur de Synechococcus PC 7942 et Anabaena PCC 7120

Departamento de Bioquímica y Biología Molecular y Celular. Facultad de Ciencias. 50009 - Zaragoza, Spain

Abstract

Fur (Ferric uptake regulator) is a DNA-binding protein which represses the transcription of iron-regulated promoters using Fe²⁺ as a cofactor. In Gram negative bacteria, fur controls the expression of toxins and virulence factors when facing iron-stress. Iron is a key element limiting the growth and proliferation of phytoplankton. We have cloned the fur-gene from the cyanobacterium Synechococcus PCC 7942, applying the polymerase chain reaction (PCR) technique. The DNA fragments amplified encodes a Fur-type protein, which conserves the main motifs found in the family of Fur proteins. Recombinant Fur protein was successfully overproduced, reaching about 15 % of the total protein content. Also, a Fur protein was identified in the filamentous, nitrogen-fixing cyanobacterium Anabaena PCC 7120.

Résumé

Fur (Ferric uptake regulator) est une protéine d'union à l'ADN qui réprime la transcription des promoteurs régulés par le fer, utilisé sous forme Fe²⁺ comme cofacteur. Chez les bactéries Gram négatif, fur controle l'expression des toxines et des facteurs de virulence lors de stress ferrique. Le fer est un élément fondamental qui limite la croissance et la prolifération du phytoplancton. Nous avons cloné le gène fur de la cyanobactérie Synechococcus PCC 7942, en appliquant la technique de la réaction en chaîne de la polymérase (PCR). Le fragment d'ADN exprime une protéine de la famille de Fur qui conserve les motifs principaux trouvés dans cette famille. La protéine Fur de Synechococcus a été produite avec succès, avec un rendement important de l'ordre de 15 % du contenu total des protéines. De plus, une autre protéine Fur a été identifiée dans une cyanobactérie filamenteuse fixative d'azote : Anabaena PCC 7120.