Isolation and characterization of Caulobacter mutants impaired in adaptation to stationary phase

ABSTRACT

The entry into stationary phase causes a change in the pattern of gene expression of bacteria, when the cells must express a whole set of genes involved mainly with resistance to starvation and to environmental stresses. As an attempt to identify genes important for the survival of Caulobacter crescentus in stationary phase, we have screened a library of 5,000 clones generated by random transposon mutagenesis for mutants that showed reduced viability after prolonged growth. Four clones were selected, which displayed either lower viability or a longer time of recovery from stationary phase. The genes disrupted were identified, and the gene products were found to be mainly involved with amino acid metabolism (glutamate N-acetyltransferase, 4-hydroxyphenylpyruvate dioxygenase and L-aspartate oxidase) or with recombination (exonuclease RecJ). Each mutant was tested for resistance to stresses, such as oxidative, saline, acidic, heat and UV exposure, showing different responses. Although the mutations obtained were not in genes involved specifically in stationary phase, our results suggest that amino acids metabolism may play an important role in keeping viability during this growth phase.

RESUMO

A entrada em fase estacionária causa uma mudança no padrão de expressão gênica de bactérias, quando as células devem expressar um novo conjunto de genes envolvidos principalmente com resistência à carência alimentar e a estresses ambientais. Em uma tentativa de identificar genes importantes para a sobrevivência de Caulobacter crescentus em fase estacionária, nós varremos uma biblioteca de 5.000 clones gerados por transposição aleatória em busca de mutantes que mostrassem viabilidade reduzida após crescimento prolongado. Quatro clones foram selecionados, que mostraram menor viabilidade ou um maior tempo de recuperação da fase estacionária. Os genes interrompidos foram identificados, e os produtos gênicos mostraram-se estar envolvidos principalmente com o metabolismo de aminoácidos (glutamato N-acetiltransferase, 4-hidroxifenilpiruvato dioxigenase e L-aspartato oxidase) ou com recombinação (exonuclease RecJ). Cada mutante foi testado para resistência a estresses, como oxidativo, salino, ácido, calor e exposição à luz UV, mostrando respostas diferentes. Embora as mutações obtidas não tenham sido em genes envolvidos especificamente com fase estacionária, nossos resultados sugerem que o metabolismo de aminoácidos tem papel importante na manutenção da viabilidade durante esta fase do crescimento.