Upload
others
View
7
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Molecular Genetic Analysis in Bacteria14 FIND CHAP TOC
���������� ������������� ���������
�������� ����������������� ���������
���� �������������������� �����������������������������������������
����� ���������������� ����������������������
���� � ��������������� �������������������������������
���� �� ��������������� ����������������������������������������� ������������������������������
Table 14.1
Molecular Genetic Analysis in Bacteria14 FIND CHAP TOC
tonB
E. coli X7800
Select ∆tonB mutations byplating on bacteriocins or phage
lacI lacPOZYAtrp
tonB lacI lacPOZYAtrp
Figure 14.1
Molecular Genetic Analysis in Bacteria14 FIND CHAP TOC
Mate into cell containing one of thedeletions. Select Pro+ transconjugants
Select LacI+ recombinants
Step 2
Mutagenize cells containing F' factor. Lac operon deleted in chromosome. Select constitutive mutations
Chromosome has a tonB deletion extending into lacI
lac genes deleted
Step 1lacZYApro +la
cI
lacZYA pro +
lacI*
lacZYA
pro+
lacI*
Figure 14.2
Molecular Genetic Analysis in Bacteria14 FIND CHAP TOC
∆his2236∆his2527 ∆his2527
His–
gndhisO G D C B H A F I E
2236 2527
∆his2236 ∆his2527
∆his2527
∆his2527
His+
∆his2236His–
∆his2236 ∆his2
52
7His–
∆his22
36
Figure 14.3
Molecular Genetic Analysis in Bacteria14 FIND CHAP TOC
Step 2
Step 3 Plate on medium without histidine; incubate
Grow phage P22 in S. enterica serovarTyphimurium with one his deletion
His+ transductants
Step 1
Use phage to transduce bacteriawith the other his deletion
Figure 14.4
Molecular Genetic Analysis in Bacteria14 FIND CHAP TOC
metG metG ∆his2527Met – His–∆his2236
metG+
metG ∆his2527
∆his2527
Met + His+∆his2236
Segregation
metG+
Met + His – Met – His –
∆his2236metG+ metG
Figure 14.5
Molecular Genetic Analysis in Bacteria14 FIND CHAP TOC
Periplasmic space
Periplasmic space
Malr (cells do not lyse)
B
MalE
*
LacZ COOH
NH2 MalE*
LacZ COOH
NH2
MalE* LacZCOOH
NH2
MalE* LacZCOOH
NH2
MalE LacZCOOH
Mals (cells lyse)
NH2
A
MalELacZCOOH NH2
Mal
ELa
cZC
OO
H
NH
2
Mal
ELa
cZ
CO
OH
NH
2
Figure 14.6
Molecular Genetic Analysis in Bacteria14 FIND CHAP TOC
secB+
Periplasmic space
Periplasmic space
OM
IMSignalsequence
SecBCOOH NH2SecB
secB mutant
COOH
NH2
OM
IM
B
A
Figure 14.7
Molecular Genetic Analysis in Bacteria14 FIND CHAP TOC
A
APx
NH2
Periplasm
Color onXP
plates
Blue
OM
IM
COOH
x z
yNH2
Periplasm
OM
IM
B
APx z
yNH2
Periplasm Blue
OM
IM
C
D
x
yNH2
Periplasm Colorless
OM
IM
AP
Figure 14.8
Molecular Genetic Analysis in Bacteria14 FIND CHAP TOC
pL
pR
pLp R
CI
CI
oriV
λ lysogen Cell with ColE1
ColE1λ DNA
λ att site
oriV cI λ ori
Plaques
RNA I
Phasmid contains
RNA I
λori
Plaques
λ lysogen with ColE1
Plaques
Phasmid with mutant RNA II not inhibited by RNA I
Integrase constitutive strain
PhasmidHarvest plasmid
svir2
RNA II
1 2
3
4
5
RNA I
Figure 14.9
Molecular Genetic Analysis in Bacteria14 FIND CHAP TOC
C
Usvir2svir7
Gsvir11
Usvir12
CA
B
I
II
A
RNA IRNA I
Lysogens transformed with plasmid from phasmid mutantNo plasmid
Plaques
Phasmid
svir2
ori
RNase Hprocessing
RNA II
RNA I
svir11
Plaques
svir2 plasmid
No plaques
Plaques
svir11 plasmid
Plaques
No plaques
RNA IR
N A
Figure 14.10
Molecular Genetic Analysis in Bacteria14 FIND CHAP TOC
“Patch” individualstrains with Tn5in plasmid (Kanr)
Incubate
Kanr
Patches which do not transfermay indicate that Tn5hopped into a tra gene
Replicate ontoplate containing
rifampin andkanamycin
Replicate onto plate spread with Rifr recipient bacteria
Incubate
Rifr
Figure 14.11
Molecular Genetic Analysis in Bacteria14 FIND CHAP TOC
tra1
1 Clone one mutant traregion from a tramutant plasmid
2 Transform into a cellwith a differenttra mutant plasmid
3 Test for transferto a recipient. Iftransfer occurs,the mutationscomplement
Recipient
pKM101
tra2
tra1 tra2
tra1
Figure 14.12
Molecular Genetic Analysis in Bacteria14 FIND CHAP TOC
A
B
C
D
E
F
Figure 14.13
Molecular Genetic Analysis in Bacteria14 FIND CHAP TOC
Vegetativecell
spo0Aspo0K
Entry intosporulation
Polarseptation
Engulfment Cortexformation
Coatmaturation
Release
Stage 0 Stage II Stage III Stage IV Stage V–VI Stage VII
Dormantspore
spo0H spoIIAspoIIG
spoIIIAspoIIIE
spoIVCspoIVFcotA
Figure 14.14
Molecular Genetic Analysis in Bacteria14 FIND CHAP TOC
��������������� ���
���������� ����������������� ����������������������
���������������������� ���� ��������
� ����� �����������������������
����� ����������������������
����� ����������������������
����� �����������
����� �����������
����� �������
�� ������� ���������������
������� �������
������ �����������
������� ��������
������� �����������
��� ������� �������
�� ���������������� �����������
������ ��������������������
��� ����������� ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������
�����������������������������������������������������
���� ������ ����� ��� ������ ���������������������� ����������������� ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ������������������������������� ���� ������ ����� ���� �������� ���� ������ ����������� ���
Table 14.2
Molecular Genetic Analysis in Bacteria14 FIND CHAP TOC
KinABC
Signals (?)
KinABC~P
ATP
ADP
Spo0F
Spo0F~P
Spo0B
Spo0B~P
Spo0A
abrB
spoIIAspoIIEspoIIG
Antibiotics,degradative enzymes
SporulationSpo0A~P
Figure 14.15
Molecular Genetic Analysis in Bacteria14 FIND CHAP TOC
KinABC
Kin~PABC
PhrA CSFRapA; RapBphosphatases
ATP
ADP
Spo0F
Spo0F~P
Spo0B
Spo0B~P
Spo0A
Spo0A~P
? Spo0Ephosphatase
Figure 14.16
Molecular Genetic Analysis in Bacteria14 FIND CHAP TOC
���������� �����������������������������������������
������������ ��� ��������� ��� ��������� �����������������������
�� ����� ���� ������������������������
�� ������� ���� ���������
�� ������� ���� �����������
�� ������� ���� ���������
�� ��������������� ���� �����������
Table 14.3
Molecular Genetic Analysis in Bacteria14 FIND CHAP TOC
pspo lacZ
LacZN C
ATG
mRNA
Transcriptionalfusion
PromoterTIRProtein
:::
spo genespoVG geneLacZ
Fusionjoint
+1
pspo ′lacZspo′
Spo′-′LacZN C
ATG
mRNA
Translationalfusion
PromoterTIRProtein
:::
spo genespo geneSpo-LacZ
Fusionjoint
+1
Figure 14.17
Molecular Genetic Analysis in Bacteria14 FIND CHAP TOC
Insert in phageφ105J19
CATATCAAGGAGGAATGAG
spoIIAA translation initiation region
MATG
A
B
LCTT
CTGT
IATT
RCGA
LTTA
TACA
GGGC
EGAA
LCTC
In-frame fusion
DGAT
spoIIAA
PCCT
LCTA
EGAG
STCG
TACC
V GTC
VGTT
SAGC
LCTT
GGGA
IATT
DGAC
MATG
NATT
VGTC
KAAA
EGAA
STCT
VGTG
lacZ
LacZpspoIIA
pspoIIA
Cloned Cloned
Cmr
E
B. subtilischromosome A B C A B C D E
pspoVA
spo0A43spo0B136
spo0E11spo0F221
spo0H17spo0J93spo0K141
0.0160.023
0.0180.021
0.010.0480.013
Mutation
spo0
t1•5
0.0370.054
0.0150.050
0.0180.250.050
t4
22
22
222
No. ofdeterminations Mutation t1•5 t4
No. ofdeterminations
spoIIAA562spoIIAC1spoIIB131spoIID298spoIIE48spoIIG55
0.410.440.360.430.670.69
spoII
0.380.510.170.110.770.58
223233
spoIIIA65spoIIIB2spoIIIC94
0.180.650.24
spoIII0.220.130.23
424
spoIVA67spoIVB165spoIVC23
0.290.120.29
spoIV0.0800.190.15
333
spoVA89spoVB91spoVC134
0.440.490.61
spoV0.340.210.46
222
<
β-Galactosidase activity(units ml–1)
β-Galactosidase activity(units ml–1)
Figure 14.18
Molecular Genetic Analysis in Bacteria14 FIND CHAP TOC
���������� �������������������������������������������������
������� ������� ������������������������������������������
������� ����������� ���� ������ ������ ������ ������� ������������� ����� ���� ���� ���� ����
������ �� � � � � � �
������ ����� � � � � � �
������ ���� � � � � � �
��� ������ � � � � � �
������� ��� � � � � � �
��� ���� � � � � � �
������ ��� � � � � � �
���� ��� � � � � � �
����������������������������������������������������������������
Table 14.4
Molecular Genetic Analysis in Bacteria14 FIND CHAP TOC
0–60 min
σA spoIIG
σH spoIIA
gpr80 min σE
σF
gerM
σE
gpr,spoIIIG
120 min
σF
spoIVC
σE
ssp
σG
150 min
cotA
σK
σG240 min
Figure 14.19
Molecular Genetic Analysis in Bacteria14 FIND CHAP TOC
30 min
Polar septation activates σF
σF-dependent gene(spoIIR) triggers σE
activation
σE-dependent gene(unknown) activates σG
expression
σG-dependent gene(spoIVB) triggers σK
activation
σA spoIIG Pro-σE
Pro-σE
σFσH spoIIA IIAB
IIR
IVB
s?
80 min
σF
σE
spoIIIG
120 min
Pro-σK
σK
σE σG
150 min
σK σG240 min
σE
σF
Figure 14.20
Molecular Genetic Analysis in Bacteria14 FIND CHAP TOC
Predivisional sporangium
IIAB phosphorylates IIAA
IIAA
IIAA-P
IIAB-ATP
Polar septationσFIIAB
P IIAA
Mother cell Forespore
IIE dephosphorylates IIAA-P
IIAA-P
IIAA
IIEPi
σF σFIIAB
P IIAA IIAAIIAB
IIE
Figure 14.21
Molecular Genetic Analysis in Bacteria14 FIND CHAP TOC
Antagonisticinteractions
SpoIIAA
Active
Inactive
Active
Inactive
spoIIAA
SpoIIAB
Inactive
Active
target promoters
ON
OFF
spoIIAB
σF
”Anti-anti-sigma“ ”Anti-sigma“ ”Sigma F“
spoIIAC (sigF)pspoIIA
spoIIAoperon
A
B
Figure 14.22
Molecular Genetic Analysis in Bacteria14 FIND CHAP TOC
A B′ lacI
pspac
pspoIIA
erm c
Figure 14.23
Molecular Genetic Analysis in Bacteria14 FIND CHAP TOC
Spo0A spoIIGA
Protease
A
B
spoIIGB
pspoIIG
P σA
Pro-σE
Pro-σE
SpoIIGA
Septum formation andσF activation
SpoIIR activates SpoIIGA protease
Degradation of σE in forespore
σF
σE SpoIIR
Figure 14.24
Molecular Genetic Analysis in Bacteria14 FIND CHAP TOC
IVFB IVB
σG
IVFA
BofA
Pro-σK
Mother cell
Forespore membranes
σK
Figure 14.25