Structural Analysis of the mde Operon lnvolved in L-Methionine Degradative Metabolism of Pseudomonas putida

The mde operon and an upstream regulatory gene (mdeR) have been cloned and sequenced from Pseudomonas putida chromosomal DNA. The mde operon contains two structural genes involved in L-methionine degradative metabolism, which are mdeA (L-methionine γ-lyase gene) and mdeB (a gene encoding a homologous protein to the E1 component of pyruvate dehydrogenase complex). A rho-independent terminator was present just downstream of mdeB and open reading frames corresponding to other components of α-keto acid dehydrogenase complex were not found. When the mdeB gene product was overproduced in Escherichia coli, the E1 activity of the cell extract showed high specificity for α-ketobutyrate rather than pyruvate. these results suggest that mdeB encodes a novel E1 component, α-ketobutyrate dehydrogenase E1 component, and plays an important role in the metabolism of α-ketobutyrate produced by L-methionine γ-lyase from L-methionine. In addition,we found that mdeR gene was located on the opposite strand and began at 127 bp from the translational start site of mdeA. The mdeR gene product has been idetified as a member of the leucine responsive regulatory protein (Lrp) family and revealed to act as an essential positive regulator allowing the expression of the mdeAB operon.mdeオペロン及びその上流調節遺伝子(mdeR)がPseudomonas putida染色体DNAからクローニングされ、これらの遺伝子の塩基配列が決定された。mdeオペロンは、L-メチオニン分解代謝に伴われる2つの構造遺伝子mdeA (L-メチオニン γ-リアーゼ遺伝子)及び、mdeB(ピルビン酸デヒドロゲナーゼ複合体のE1成分に相同性のあるタンパク質をコードする遺伝子)を含んでいた。ロー因子非依存型のターミネーター構造がmdeBのすぐ下流に存在し、α-ケト酸デヒドロゲナーゼ複合体の他の成分に相当するオープンリーディングフレームは見られなかった。mdeB産物が大腸菌中で過剰発現されたとき、その細胞抽出液は、ピルビン酸よりもむしろα-ケト酪酸に対し高い特異性を持つE1活性を示した。すなわちmdeB遺伝子は新規のE1成分であるα-ケト酪酸デヒドロゲナーゼE1成分をコードしており、L-メチオニンからL-メチオニンγ-リアーゼによって生産されたα-ケト酪酸の代謝に、mdeBが重要な役割を果たすことが示唆された。さらに我々は、mdeA遺伝子の翻訳開始点から127bp上流反対方向にコードされるmdeR遺伝子を見い出した。mdeR産物は、ロイシン応答調節タンパク質(Lrp)ファミリーの一つとして同定され、mdeABオペロンの発現に必須な正の調整因子として作用することが明らかとなった