Turning on and turning off the arginine deiminase system in oral streptococci

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Abstract

The arginine deiminase system in oral streptococci is highly regulated. It requires induction and is repressed by catabolites such as glucose or by aeration. A comparative study of regulation of the system in Streptococcus gordonii ATCC 10558, Streptococcus rattus FA-1, and Streptococcus sanguis NCTC 10904 showed an increase in activity of the system in S. sanguis of some 1467-fold associated with induction-derepression of cells previously uninduced-repressed. The activity of the system was assayed in terms of levels of arginine deiminase, the signature enzyme of the system, in permeabilized cells. Increases in enzyme levels associated with induction-derepression were less for the other two organisms, mainly because of less severe repression, especially for S. rattus FA-1, which was the least sensitive to catabolite repression or aeration. Regulation of the arginine deiminase system involving induction and catabolite repression was demonstrated also with monoorganism biofilms composed of cells of S. sanguis adherent to glass slides. Fully uninduced-repressed cells from suspension cultures or biofilms were compromised in their abilities to catabolize arginine to protect themselves against acid damage. However, it was found that the system can be rapidly turned on or turned off, although induction-derepression did appear to require cell growth. Still, the system could respond rapidly to the availability of arginine to reestablish high capacity for alkali production.

La désamination de l'arginine chez les streptocoques oraux correspond à un système hautement régulé dépendant d'une induction et réprimé par des catabolites tels que le glucose ou par l'oxygène. Une étude comparative de la régulation de ce système chez Streptococcus gordonii ATCC 10558, S. rattus FA-1 et S. sanguis NCTC 10904 a été entreprise en estimant l'activité globale du système par le taux d'arginine désaminase, son enzyme-clé, dans les cellules rendues perméables à S. sanguis a montré une activité accrue de l'ordre de 1467 fois associée à une induction-dérépression des deux autres espèces était moins importante. Cette faible élévation était surtout due à une répression moins sévère, particulièrement chez S. rattus qui est l'espèce la moins sensible à la répression par les catabolites ou par l'oxygène. La régulation du système de l'arginine désaminase, comprenant une induction et une répression par des catabolites, a aussi été démontrée en utilisant des biofilms monospécifiques composés de cellules de S. sanguis adhérées à des plaques de verres. Ces cellules complètement réprimées et non-induites, en suspension dans du milieu de culture ou du biofilm, se sont révélées incapables de cataboliser l'arginine pour se protéger contre les effets de l'acidifaction. Cependant, nos résultats montrent que le système peut rapidement être induit ou réprimé, bien qu'il semble qu'une induction-dérépression nécessite la croissance des cellules. Il reste que ce système peut répondre rapidement en fonction de l'arginine disponible et réétablir une capacité élevée de production alcaline.

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