La régulation génétique dans Lactococcus lactis : le modèle de la biosynthèse du tryptophane

Abstract - Gene regulation in Lactococcus lactis: the example of tryptophan biosynthesis
To obtain more insight into the mechanisms which control gene expression in Lactococcus lactis, we have undertaken studies on the regulation of the tryptophan (Trp) biosynthetic genes. This model was chosen because the trp genes and their products have been characterized in many prokaryotes and represent a paradigm for the study of gene organization and regulation. The chromosomal trp region from L lactis subsp lactis IL 1403 was cloned and sequenced. The 7 structural genes are present in the trpEGDCFBA order and span a 7 968-bp segment. Each gene is preceded by a putative ribosome-binding site. Upstream of trpE, a 457-bp non-coding DNA segment contains several regions fitting the consensus for Gram-positive promoters and one region strongly resembling a transcription terminator. Northern hybridisation experiments revealed a 8-kb mRNA transcript, indicating that trp genes are organised in a single operon. The biosynthesis of this transcript was modulated hundred-fold by Trp. Transcription start site was determined by primer extension analysis. Our present data suggest that Trp biosynthesis in L lactis is regulated by modulation of transcription termination. The lacZ gene was introduced into the L lactis chromosome under the control of the trp expression signals. In this strain, the expression of the β-galactosidase is modulated by the Trp concentration.

Résumé - Pour contrôler la fermentation lactique, il est nécessaire de contrôler l'expression des gènes des bactéries lactiques. Pour cela, il faut mieux connaître les modes de régulation génétique de ces bactéries. La régulation de la biosynthèse du tryptophane dans Lactococcus lactis a été étudiée. Les 7 gènes nécessaires à la synthèse du tryptophane ont été clonés et caractérisés. Ils sont présents dans l'ordre trpEGDCFBA, occupent une région de 7 968 paires de bases et sont transcrits en un ARN messager unique d'environ 8 kb, indiquant une organisation en opéron. La synthèse de ce messager est modulée d'un facteur 150 par la présence de tryptophane dans le milieu de culture. Le promoteur de transcription a été identifié. De petits ARN messagers sont également produits à partir de ce promoteur. Cependant, leur synthèse n'est pas modulée par le Trp. Le gène lacZ de Escherichia coli qui code pour une β-galactosidase a été introduit dans le chromosome de L lactis sous le contrôle des signaux d'expression de l'opéron trp. Dans cette souche, la synthèse de β-galactosidase est modulée par la présence de tryptophane.