Pseudomonas putida координирует экспрессию двух оксидаз марганца и оптимизирует осаждение оксидов марганца в ответ на содержание Mn(II) в водной среде

Оксиды марганца (Mn) часто осаждаются бактериями и грибами. Недавние исследования показали, что бактерии, окисляющие Mn, могут содержать несколько оксидаз марганца, однако факторы окружающей среды, регулирующие эти ферменты, неизвестны. В настоящей работе исследована активация генов, кодирующих MnxG и McoA — две оксидазы марганца у Pseudomonas putida GB-1, — в ответ на различные концентрации Mn(II). С использованием штаммов слияния с репортёрными генами мы обнаружили, что mnxG и mcoA активируются лишь частью клеток популяции и при разных пороговых концентрациях Mn: доля клеток, экспрессирующих mnxG, увеличивается при концентрациях <10 μM, а затем экспрессирующих mcoA — при концентрациях >10–500 μM. Кинетическое моделирование показало, что коэкспрессия mnxG и mcoA не только снижает насыщение субстратом и ингибирование MnxG при высоких концентрациях Mn(II), но и приводит к 8-кратному увеличению начальной скорости окисления Mn у дикого типа по сравнению со штаммами, лишёнными mnxG или mcoA. Контроль активации генов на уровне популяции и, в конечном счёте, осаждения оксидов Mn в ответ на исходную концентрацию Mn(II) показывает, что P. putida тонко настраивает регуляцию нескольких оксидаз марганца для функционирования в изменяющихся условиях окружающей среды.