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Apr 20, 2023

Arginina SseK1 effettore di Salmonella T3SS

Scientific Reports volume 13,

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 9018 (2023) Citare questo articolo

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Le proteine ​​effettrici del sistema di secrezione di tipo III (T3SS) sono riconosciute principalmente per il loro legame con le proteine ​​dell'ospite per sovvertire la risposta immunitaria dell'ospite durante l'infezione. Oltre alle proteine ​​bersaglio note dell'ospite, diversi effettori T3SS interagiscono anche con proteine ​​batteriche endogene. Qui dimostriamo che la glicosiltransferasi SseK1 dell'effettore Salmonella T3SS glicosila il regolatore della risposta batterica a due componenti OmpR su due residui di arginina, R15 e R122. L'arg-glicosilazione di OmpR determina una ridotta espressione di ompF, un importante gene della porina della membrana esterna. L'OmpR glicosilato ha un'affinità ridotta per la regione del promotore ompF, rispetto alla forma non glicosilata dell'OmpR. Inoltre, il ceppo mutante Salmonella ΔsseK1 presentava una maggiore resistenza ai sali biliari e una maggiore capacità di formare biofilm, rispetto alla Salmonella WT, collegando così la glicosilazione OmpR a diversi aspetti importanti della fisiologia batterica.

Ogni anno negli Stati Uniti la Salmonella è responsabile di circa 1,35 milioni di infezioni1. Identificare i meccanismi dei fattori di virulenza coinvolti nella patogenesi e nella persistenza ambientale è essenziale per trovare approcci migliori per ridurre il carico della malattia da Salmonella. La Salmonella utilizza un sistema di secrezione specializzato denominato Sistema di secrezione di tipo Tre (T3SS) per iniettare proteine ​​effettrici nelle cellule ospiti2,3,4. Molte di queste proteine ​​effettrici inibiscono la risposta immunitaria dell’ospite. L'effettore SseK di Salmonella T3S e il suo ortologo NleB prendono di mira i percorsi di risposta immunitaria della cellula ospite per ridurre le risposte infiammatorie dell'ospite5. SseK e NleB sono glicosiltransferasi che glicosilano diverse proteine ​​ospiti e specifici residui di arginina e interferiscono con la loro funzione fisiologica6,7,8. Ad esempio, SseK1 glicosila il dominio della morte contenente la proteina TRADD (proteina del dominio DEATH associata al recettore del fattore di necrosi tumorale di tipo 1) e il cofattore di ripiegamento della tubulina TBCB7,9,10,11. SseK2 glicosilati FADD (proteina FAS-associata al dominio della morte)7. È noto che NleB dell'EHEC prende di mira FADD, TRADD, RIPK1 (recettore interagente con la proteina chinasi 1), TNFR1 (superfamiglia 1 del recettore del fattore di necrosi tumorale) e la proteina HIF-1α12,13. Queste modifiche alla fine interferiscono con le corrette funzioni fisiologiche delle proteine ​​bersaglio. Oltre alle proteine ​​contenenti il ​​dominio della morte, NleB1 glicosila i residui di arginina di GAPDH13. La glicosilazione dell'arginina di GAPDH impedisce la sua interazione con TRAF2 e la successiva induzione della segnalazione di NF-kB. La delezione di uno qualsiasi di questi effettori della glicosiltransferasi è correlata alla ridotta virulenza batterica in un modello murino8,9.

Oltre ai loro bersagli ospiti noti, il nostro gruppo e altri hanno recentemente dimostrato che gli ortologi NleB/SseK glicosilano anche le proteine ​​batteriche. Ad esempio, l'effettore del rodentio Citrobacter NleB Arg-glicosila la glutatione sintasi GshB, portando ad una maggiore attività della glutatione sintasi e di conseguenza ad una maggiore resistenza allo stress ossidativo14. Anche l'effettore T3SS della Salmonella SseK1 svolge un ruolo significativo nella disintossicazione dal metilgliossale glicosilando le proteine ​​GloA, GloB, GloC e YajL in questo percorso15. Inoltre, il nostro ultimo studio sull’attività intrabatterica di SseK1 dimostra che SseK1 sovraregola la sintesi di UDP-GlcNAc glicosilando NagC e GlmR16.

I regolatori di risposta a due componenti vengono utilizzati dai batteri per rilevare e rispondere di conseguenza all'ambiente circostante17,18,19. I sistemi a due componenti sono costituiti da una chinasi legata alla membrana e da un corrispondente regolatore di risposta che esercita l'effetto degli stimoli esterni tipicamente regolando la trascrizione dei geni bersaglio20. È stato recentemente descritto che la glicosilazione dell'Arg mediata da SseK3 svolge un ruolo importante nella modulazione dell'attività di legame del DNA di Salmonella PhoP, un regolatore della risposta a due componenti21. Un altro regolatore fondamentale della risposta a due componenti della Salmonella è il sistema EnvZ-OmpR. Il sistema EnvZ-OmpR è noto per i suoi effetti regolatori sulle principali porine della membrana esterna OmpF e OmpC in risposta al cambiamento del pH extracellulare e dell'osmolarità22,23,24. Con l'aumento dell'osmolarità, EnvZ fosforila la proteina regolatrice della risposta OmpR. Una volta fosforilato, l'affinità di legame di OmpR con i promotori dei geni bersaglio aumenta, determinando la loro sovraregolazione trascrizionale25,26. Inoltre, OmpR può anche regolare in modo non canonico la trascrizione dei suoi geni bersaglio nel suo stato non fosforilato23. Oltre a regolare diversi geni legati allo stress27,28,29,30,31,32, OmpR regola anche l'espressione dei geni effettori in Salmonella Pathogenicity Island 2 (SPI2) che è particolarmente rilevante per l'adattamento intracellulare della Salmonella26,33,34,35, 36,37.