Molecular genetics in Streptococcus thermophilus: from transformation to gene expression

Abstract - Streptococcus salivarius subsp thermophilus (S thermophilus) is a homofermentative, thermophilic lactic acid bacteria, used in dairy starter cultures. Despite Its widespread and long-term use, its molecular biology and genetics have only recently started to be investigated. We report here the isolation and characterization of a cryptic, 3-kb plasmid which was converted into an E coli -S thermophilus shuttle vector. Using this and other plasmids, transformation was optimized and used to integrate non-replicative plasmids into the bacterial genome. Resulting cointegrates were able to amplify. Resolution of the cointegrates was used for gene-replacement by introducing an in vitro generated deletion into a genomic located structural gene. By the same mechanism, a heterologous, promoter-less marker gene was inserted onto the genome between the permease and β-galactosidase gene of the lactose operon. It was thereafter expressed as a functional part of the operon and followed lactose regulation. The control region of the lactose operon was investigated by analyzing promoter up and down mutants.

Résumé - Génétique moléculaire de Streptococcus thermophilus : de la transformation à l'expression des gènes
Streptococcus salivarius subsp thermophilus (S thermophilus) est une bactérie lactique thermophile au métabolisme homofermentaire. Elle intervient dans la composition de nombreux levains utilisés en industrie agroalimentaire. Bien qu'ayant été utilisées depuis des centaines d'années, les recherches en matière de biologie moléculaire et de génétique sont relativement récentes. Nous reportons ici l'isolement et la caractérisation d'un plasmide cryptique de 3 kb ainsi que son utilisation pour l'élaboration d'un vecteur navette pouvant se répliquer chez S thermophilus comme chez E coli. En partant de cette base et en utilisant d'autres plasmides, la transformation de S thermophilus a été optimisée, puis utilisée pour l'intégration de plusieurs plasmides non réplicatifs. Des amplifications, suivies de réarrangements des séquences intégrées, ont été observées. Ces mécanismes furent alors utilisés pour introduire in vitro des délétions contrôlées dans un gène structural situé sur le chromosome de S thermophilus. De la même manière, un gène marqueur dépourvu de promoteur a été introduit dans l'opéron lactose, entre les séquences codant pour la perméase et la β-galactosidase. Nous reportons ici l'expression de ce gène au sein de l'opéron; il est régulé par le système de régulation propre à l'opéron. La sélection et le séquençage de promoteurs forts et faibles est sur le point de permettre l'analyse des séquences régulatrices.