A plasmid-coded and site-directed mutation in Escherichia coli 23S RNA that confers resistance to erythromycin: implications for the mechanism of action of erythromycin

Abstract

Primer-directed mutagenesis was employed to introduce an A₂₀₅₈ → G transition in plasmid-encoded Escherichia coli 23S RNA at a site that has been implicated, indirectly, in erythromycin binding [1]. The mutation raises the growth tolerance of cells from 30 to 300 μg/ml of erythromycin, and cells grown in the presence of erythromycin contain ribosomes with high levels of mutated 23S RNA. In these cells, wild type 50S subunits ‘fall off’ the message and are selectively degraded, possibly as a result of an erythromycin-induced conformational change. A fast in vitro poly(U) assay revealed minimal effects of erythromycin on elongation beyond tetrapeptides. We correlated these results with the literature data and concluded that erythromycin acts immediately post-initiation and directly, or indirectly, destabilizes mRNA-bound 70S ribosomes, and prevents their recycling by causing 50S subunit degradation. Une mutagénèse dirigée vers un amorceur a été utilisée pour introduire une transition A₂₀₅₈ → G dans un ARN 23S d'Escherichia coli codée par un plasmide, à un site indirectement impliqué dans l'attachement de l'érythromycine [1]. Cette mutation augmente la tolérance de croissance des cellules de 30 à 300 μg/ml d'érythromycine et les cellules cultivées en présence d'érythromycine contiennent des ribosomes contenant des proportions élevées d'ARN 23S muté. Dans ces cellules, les sous-unités 50S de type sauvage ⪡abandonnent⪢ le message et sont sélectivement dégradées, possiblement par suite d'un changement de conformation induit par l'érythromycine. Un test rapide de poly(U) in vitro révèle que les effets de l'érythromycine sur l'élongation sont minimes au-delà des tt́rapeptides. Nous avons corréle ces résultats avec les données de la littérature et conclu que l'érythromycine agit immédiatement après l'initiation et déstabilise, directement ou indirectement, les ribosomes 70S liés à l'ARN messager et empêche qu'ils se recyclent en provoquant la dégradation des sous-unités 50S.