Different roles of two isoleucyl-tRNA synthetases from Bacillus megaterium in cellular stress response

Izoleucil-tRNA-sintetaza (IleRS) katalizira nastajanje Ile-tRNAIle za ribosomsku biosintezu proteina. Postoje dva tipa IleRS, pri čemu bakterije mogu koristiti ili IleRS1 ili IleRS2 kao jedini enzim. Mala grupa organizama porodice Bacillaceae u genomu sadrži gene za obje IleRS. Rezultati ove disertacije pokazali su da iako IleRS2 omogućuje bakteriji visoku rezistenciju na mupirocin, bakterije roda Bacillus koriste isključivo IleRS1 kao glavnu sintetazu, a IleRS2 ponekad kao dodatni protein. U skladu s tim, IleRS1 je konstitutivno eksprimirana, dok je ekspresija IleRS2 inducirana mupirocinom. Između dvije IleRS bakterije Bacillus megaterium nema razlike u mehanizmima kojima se osigurava točnost sinteze Ile-tRNAIle, ali postoji razlika u brzini aminoacilacije. Sporija sinteza Ile-tRNAIle kod IleRS2 moguće je posljedica značajnije mupirocinske rezistencije u odnosu na IleRS1. Rezultati sugeriraju kako bakterije roda Bacillus koriste IleRS1 kao glavnu sintetazu prvenstveno kako bi zadovoljile potrebu za brzom translacijom i staničnom diobom što im osigurava kompetitivnu prednost u okolišu s ostalim bakterijama koje se brzo dijele.Isoleucyl-tRNA synthetase (IleRS) catalyses the formation of Ile-tRNAIle for ribosomal protein biosynthesis. Two types of IleRS exist, and bacteria can use either IleRS1 or IleRS2 as a sole housekeeping enzyme. However, a small group of organisms within family Bacillaceae have both ileS genes in their genome. This dissertation unravelled that although IleRS2 provides bacteria with a mupirocion resistance, bacteria of the genus Bacillus use exclusively IleRS1 as the main enzyme, and sometimes additionaly add IleRS2. Accordingly, IleRS1 is constitutively expressed, while IleRS2 expression is induced by mupirocin. The two IleRSs from Bacillus megaterium showed no differences in the mechanisms that ensure the accuracy of Ile-tRNAIle synthesis, but there is a difference in aminoacylation speed. The slower synthesis of Ile-tRNAIle by IleRS2 may be a consequence of mupirocin resistance found in IleRS2 compared to IleRS1. The results suggest that bacteria of the genus Bacillus use IleRS1 as the main enzyme primarily to satisfy the need for fast translation and cellular division ensuring competitive advantage in the environment with other fast-growing bacteria