Die Zur- und ZntR-vermittelte Regulation der Zinktransportsysteme in Cupriavidus metallidurans

Abstract

Zink nimmt als Kofaktor von Metalloproteinen eine bedeutende Rolle in biologischen Systemen ein. Trotz des biologischen Nutzens sind hohe Konzentrationen an Zink toxisch für die Zelle und ein Gleichgewicht aus Aufnahme und Efflux die schlüssige Folge. In dieser Arbeit wurde in dem an schwermetallkontaminierte Lebensräume angepassten β-Proteobakterium Cupriavidus metallidurans CH34 der Regulator für die Aufnahme und dem Efflux identifiziert. Diese stammen aus der Fur- bzw. MerR-Familie. Ergebnisse dieser Arbeit zeigen die Zinc uptake regulator (FurC)-abhängige Genexpression des Transportsystems ZupT, welches unter den 7 bekannten sek. Importsystemen eine essentielle Rolle für die Zinkakquirierung unter metalllimitierenden Bedingungen einnimmt. Darüber hinaus kontrolliert FurC durch Bindung der Konsensussequenz in drei weiteren Promotoren die Genexpression möglicher Paraloge zinkhaltiger Enzyme und Chaperone (cobW). Das Genprodukt Rmet3456/ ZntR stellt den Aktivator des zinkinduzierten Effluxsystems ZntA dar und bildet mit FurC die regulatorische Ebene der Zinkhomöostase in CH34.

Zinc plays as cofactor of metalloproteins an important role in biological systems. In spite of the biological value high concentrations of zinc are toxic for the cell and a balance between uptake and efflux is the logical consequence. In this work the regulators for zinc uptake and efflux from the Fur- and MerR-family were identified in the β-proteobacterium Cupriavidus metallidurans, which is adapted on heavy metal-contaminated environments. The zinc uptake regulator (FurC) controls gene expression for the transport system ZupT, which plays under the seven secondary uptake systems an essential role for zinc acquisition under metal limiting conditions. In addition FurC controls gene expression for putative paralogs of zinc containing enzymes and chaperons (cobW) by binding a consensus sequence in three further promotor regions. Furthermore the gene product Rmet3456/ ZntR acts as activator for the zinc induced efflux system ZntA. Both FurC and Rmet3456 form the regulatory network for the zinc homeostasis in C. metallidurans.