細菌エンハンサー結合タンパク質をコードするtepRは、qsmRとVI型分泌系を介してBurkholderia glumaeの病原性と種間競争を制御している

tepR encoding a bacterial enhancer-binding protein orchestrates the virulence and interspecies competition of Burkholderia glumae through qsmR and a type VI secretion system.

• Jingyu Peng
• Tiago Lelis
• Ruoxi Chen
• Inderjit Barphagha
• Surendra Osti
• Jong Hyun Ham

抄録

イネ病原菌Burkholderia glumaeの病原体は、tofI/tofR ノルムセンシング（QS）システムの制御下にある。本研究では、トランスクリプトーム解析により、tepR および tofI/tofR QS システムによって制御される遺伝子を同定した。その結果、トキソフラビンの生合成・輸送に関わる遺伝子を含む、異なる発現を示す遺伝子の半数以上が、ΔtepR変異体では有意に高い発現を示したが、ΔtofI-tofR（tofI/tofR QS欠損型）変異体では発現が低かった。また、この変異体では、細胞外プロテアーゼ活性と鞭毛依存性の運動性がtepRによってネガティブに制御されており、このネガティブな制御機能はIclR型の転写調節遺伝子qsmRに依存していた。同様に、ΔtepR変異体は、変異体中のヒートショックタンパク質遺伝子の転写レベルが高いことと一致して、より高いレベルの熱耐性を示した。興味深いことに、tepRはまた、以前には明らかにされていなかったタイプVI分泌系（BgT6SS-1と呼ばれています）にも正の制御機能を示しました。また、ΔtepRとΔtssD（BgT6SS-1欠損）変異体の生存率は、天然のコメ生息菌であるPantoea sp. RSPAM1の存在下では、野生型の親株336gr-1と比較して有意に低下した。以上のことから、本研究は、病原性、耐熱性、細菌の種間競争など、B.glumaeの複数の生物学的機能を制御する上で、tepRが重要な役割を果たしていることを明らかにした。

The pathogenesis of the rice pathogenic bacterium Burkholderia glumae is under the tight regulation of the tofI/tofR quorum-sensing (QS) system. tepR, encoding a group I bacterial enhancer-binding protein, negatively regulates the production of toxoflavin, the phytotoxin acting as a major virulence factor in B. glumae. In this study, through a transcriptomic analysis, we identified the genes that were modulated by tepR and/or the tofI/tofR QS system. More than half of the differentially expressed genes, including the genes for the biosynthesis and transport of toxoflavin, were significantly more highly expressed in the ΔtepR mutant but less expressed in the ΔtofI-tofR (tofI/tofR QS-defective) mutant. In consonance with the transcriptome data, other virulence-related functions of B. glumae, extracellular protease activity and flagellum-dependent motility, were also negatively regulated by tepR, and this negative regulatory function of tepR was dependent on the IclR-type transcriptional regulator gene qsmR. Likewise, the ΔtepR mutant exhibited a higher level of heat tolerance in congruence with the higher transcription levels of heat shock protein genes in the mutant. Interestingly, tepR also exhibited its positive regulatory function on a previously uncharacterized type VI secretion system (denoted as BgT6SS-1). The survival of the both ΔtepR and ΔtssD (BgT6SS-1-defective) mutants was significantly compromised compared to the wild-type parent strain 336gr-1 in the presence of the natural rice-inhabiting bacterium, Pantoea sp. RSPAM1. Taken together, this study revealed pivotal regulatory roles of tepR in orchestrating multiple biological functions of B. glumae, including pathogenesis, heat tolerance, and bacterial interspecies competition.

© 2020 The Authors. Molecular Plant Pathology published by British Society for Plant Pathology and John Wiley & Sons Ltd.