LrhA als Regulator der Flagellen, Motilität, Chemotaxis und Typ 1 Fimbrien in Escherichia coli

Das lrhA-Gen von E. coli kodiert für einen Transkriptionsregulator der LysR-Familie. Die Funktion von LrhA war ungeklärt und sollte durch Vergleich der Gesamt-mRNA aus einem E. coli-Wildtyp und einer isogenen lrhA-Mutante mit Hilfe von Genomanalysen untersucht werden. In der lrhA-Mutante war der mRNA-Gehalt vieler Gene um den Faktor 3 bis 80 erhöht. Es handelt sich um Flagellen-, Motilitäts- und Chemotaxisgene, bzw. um Gene der Typ 1 Fimbrien. Diese Ergebnisse wurden in Expressionsmessungen bestätigt. LrhA war in der Lage an den Promotor von flhDC zu binden, aber nicht an die Promotoren der übrigen Gene für Motilität und Chemotaxis. FlhDC kodiert für den übergeordneten Regulator FlhD2C2 der Fagellensynthese.LrhA war außerdem in der Lage an die Promotoren der Gene für Typ 1 Fimbrien fimA und fimE zu binden. Typ 1 Fimbrien stellen in E. coli Virulenzfaktoren dar. Eine Regulation weiterer Virulenzfaktoren durch LrhA konnte in DNA-Pathoarrays ausgeschlossen werden.LrhA ist damit ein wichtiger Transkriptionsregulator, der die Expression der Gene für Flagellen, Motilität, Chemotaxis und Typ 1 Fimbrien reguliert. FlhDC, fimA und fimE stellen dabei direkte Zielgene von LrhA dar. Außerdem konnte eine positive Autoregulation von LrhA nachgewiesen werden.

The function of the LysR-type regulator LrhA of Escherichia coli was defined by comparing whole genome mRNA profiles from wild-type E. coli and an isogenic lrhA mutant on a DNA microarray. In the lrhA mutant a large number of genes showed relative mRNA abundances increased by factors between 3 and 80. Those are genes involved in flagellation, motility, chemotaxis and type 1 fimbriation. The results were confirmed in lacZ-reporter gene experiments. In gel retardation experiments the LrhA protein bound specifically to flhD promoter DNA, whereas the promoters of the remaining flagella genes were not bound by LrhA. FlhD2C2 is known as the master regulator for the expression of flagellar and chemotaxis genes. In addition, LrhA was able to bind to the promoter DNA of the genes of type 1 fimbriae fimA and fimE. Type 1 fimbriae represent virulence factors. The regulation of further virulence factors by LrhA could be excluded by DNA-pathoarray experiments.Thus LrhA is a key regulator controlling the transcription of flagellar, motility, chemotaxis and type 1 frimbriae genes. FlhDC, fimA and fimE are direct target genes of LrhA. Besides this the lrhA gene was under positive autoregulation by LrhA.