DOI: 10.1051/lait:2001112

Lait 81 (2001) 65-74

Réseau de régulation de la transcription des gènes du système protéolytique de lactococcus lactis

Eric Guédon, Cécile Martin, François-Xavier Gobert, S. Dusko Ehrlich, Pierre Renault and Christine Delorme

Laboratoire de Génétique Microbienne, INRA, Domaine de Vilvert, 78352 Jouy-en-Josas cedex, France

Abstract
Network of regulation of gene transcription of the proteolytic system of Lactococcus lactis . The proteolytic system of lactococci that allows degradation of caseins and proteins of milk is complex. Milk proteins contain all amino acids necessary for growth of lactic acid bacteria. The proteolytic system consists of an extracellularly located proteinase, transport systems for di-tripeptides and oligopeptides and a multitude of intracellular peptidases. Expression of 13 genes was followed by transcriptional fusions in presence of different peptide sources. Transcription of 6 genes is repressed in media containing peptides and that of 4 genes (pepN, pepC, prtP and opp-pepO1 operon) by dipeptides containing one of the 3 branched amino acids (isoleucine, leucine and valine). Repression of gene transcription required that regulatory peptides are translocated into the cell and degraded in amino acids. Cell factors involved in this regulation were identified in derepressed mutants obtained by random mutagenesis by transposition. DtpT, a di-tripeptides transporter and CodY, homologous of the Bacillus subtilis pleiotropic regulator of transcription were the most frequently inactivated proteins. pepC, pepN and opp-pepO1 transcription is not repressed in codY and dtpT mutant. These genes of the proteolytic system belong to a same regulon since their expression is repressed by CodY regulator depending on intracellular concentration of branched amino acids or derivative products of them.

Résumé
Lactococcus lactis possède un système protéolytique complexe pour dégrader les caséines, protéines majoritaires du lait qui contiennent tous les acides aminés nécessaires à sa croissance. Ce système comprend une protéase de paroi extracellulaire, trois systèmes de transport spécifiques des di-tripeptides et des oligopeptides et de nombreuses peptidases localisées à l'intérieur de la cellule. L'influence de la source de peptides sur l'expression de 13 gènes de ce système a été caractérisée grâce à des fusions transcriptionnelles. La transcription de 6 de ces gènes est réprimée en présence d'une source riche en peptides et pour 4 d'entre eux (pepN, pepC, prtP et l'opéron opp-pepO1) par des dipeptides qui contiennent au moins un des trois acides aminés branchés (leucine, isoleucine et valine). Pour permettre la répression de la transcription, les dipeptides doivent être transportés et hydrolysés en acides aminés dans la cellule. Des facteurs cellulaires impliqués dans la régulation de l'expression de ces différents gènes ont été identifiés dans des mutants déréprimés, obtenus par mutagenèse aléatoire par transposition. Il s'agit du transporteur des di- et tripeptides (DtpT) et d'une protéine homologue à la protéine CodY, qui est un régulateur pléiotrope de la transcription de Bacillus subtilis. Nous avons montré que les gènes pepC, pepN et l'opéron opp-pepO1 constituent un régulon dont l'expression est réprimée par CodY en fonction de la concentration intracellulaire en acides aminés branchés ou d'un produit de leur catabolisme.

Key words: Lactococcus lactis / proteolytic system / transcription / regulation

Mots clés : Lactococcus lactis / système protéolytique / transcription / régulation

Correspondence and reprints: Christine Delorme Tél. : (33) 1 34 65 25 26 ; fax : (33) 1 34 65 25 21 ; e-mail : delorme@biotec.jouy.inra.fr

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