エンドリボヌクレアーゼYbeYによるリボソーム成熟化が腸管出血性大腸菌の病原性に必要な3型分泌系転写物を安定化させる

Ribosome maturation by the endoribonuclease YbeY stabilizes a type 3 secretion system transcript required for virulence of enterohemorrhagic .

• Sean P McAteer
• Brandon M Sy
• Julia L Wong
• David Tollervey
• David L Gally
• Jai J Tree

抄録

腸管出血性（EHEC）は、ヒトおよびそのリザーバー宿主である牛をコロニー化する重要なヒト病原体である。植民地化には、細菌の付着と病気の進行を促進するために、宿主細胞にエフェクター蛋白質の混合物を注入するタイプ 3 分泌 (T3S) システムの発現が必要です。T3Sシステムは、転写および転写後の調節因子の複雑なネットワークによって厳密に制御されている。トランスポゾン突然変異誘発法を用いて、正常なT3Sレベルに必要なオペロンを同定した。欠失解析の結果、この制御はエンドリボヌクレアーゼYbeYに局在しており、以前は16S rRNAの成熟とスモールRNA（sRNA）機能に関連していた。EHECにおけるYbeYの欠損は、EHEC細胞に多元的な影響を与え、運動性の低下、成長の低下、寒さに対する感受性の低下などをもたらした。UV クロスリンキングと RNA-Seq (CRAC) 解析を用いて、トランスクリプトーム全体で YbeY 結合部位を同定し、16S rRNA の「首」と「くちばし」領域に YbeY が特異的に結合していることを発見しましたが、YbeY と sRNA との有意な関連は確認されませんでした。T3S の翻訳は mRNA の安定化に強く関連しており、翻訳開始阻害剤カスガマイシンのサブインヒビター濃度は T3S システムの針状フィラメントと針先タンパク質をコードするポリシストロニック mRNA の急速な分解を誘発した。T3Sは開始リボソームの枯渇に特に敏感であり、Δ株でのT3Sの阻害の説明がつくと結論づけた。付随的な病原性転写物は、翻訳能力が低下した細胞で優先的に分解される可能性があり、潜在的にタンパク質生産の優先順位を反映している可能性があります。

Enterohemorrhagic (EHEC) is a significant human pathogen that colonizes humans and its reservoir host, cattle. Colonization requires the expression of a type 3 secretion (T3S) system that injects a mixture of effector proteins into host cells to promote bacterial attachment and disease progression. The T3S system is tightly regulated by a complex network of transcriptional and post-transcriptional regulators. Using transposon mutagenesis, here we identified the operon as being required for normal T3S levels. Deletion analyses localized the regulation to the endoribonuclease YbeY, previously linked to 16S rRNA maturation and small RNA (sRNA) function. Loss of in EHEC had pleiotropic effects on EHEC cells, including reduced motility and growth and cold sensitivity. Using UV cross-linking and RNA-Seq (CRAC) analysis, we identified YbeY-binding sites throughout the transcriptome and discovered specific binding of YbeY to the "neck" and "beak" regions of 16S rRNA but identified no significant association of YbeY with sRNA, suggesting that YbeY modulates T3S by depleting mature ribosomes. In , translation is strongly linked to mRNA stabilization, and subinhibitory concentrations of the translation-initiation inhibitor kasugamycin provoked rapid degradation of a polycistronic mRNA encoding needle filament and needle tip proteins of the T3S system. We conclude that T3S is particularly sensitive to depletion of initiating ribosomes, explaining the inhibition of T3S in the Δ strain. Accessory virulence transcripts may be preferentially degraded in cells with reduced translational capacity, potentially reflecting prioritization in protein production.

© 2018 by The American Society for Biochemistry and Molecular Biology, Inc.