pAW63 と pHT8-1 プラスミドの Rap-Phr システムは、HD73 株の胞子形成を制御するために一緒に作用します

Rap-Phr systems from pAW63 and pHT8-1 plasmids act together to regulate sporulation in the HD73 strain.

• Priscilla Cardoso
• Fernanda Fazion
• Stéphane Perchat
• Christophe Buisson
• Gislayne Vilas-Bôas
• Didier Lereclus

抄録

は、様々な昆虫種に病原性のあるグラム陽性胞子形成細菌である。この性質は、プラスミド遺伝子によってコードされたCry毒素によるもので、ほとんどが胞子形成中に産生される。Ｒａｐ-Ｐｈｒ定足数感知システムは、異なる細菌のプロセス、特に、種の胞子形成へのコミットメントを制御している。Rapタンパク質は、有胞子化ホスファターゼの中間体であるSpo0F上でホスファターゼとして作用するクォーラムセンサーであり、シグナル伝達分子として機能するPhrペプチドによって阻害される。本研究では、HD73 株由来の pAW63 プラスミドによってコードされた Rap63-Phr63 システムの特徴を明らかにした。Rap63は有胞子化に対して中程度の活性を持ち、Phr63ペプチドによって阻害される。また、この遺伝子は共転写されており、σ特異的プロモーターからも転写されている。また、Rap63-Phr63は、HD73株のプラスミドPHT8_1が保有するRap8-Phr8システムとともに発芽を制御していることを明らかにした。興味深いことに、同一株内の両方の遺伝子を欠失させると、それぞれの遺伝子の損失の合計よりも、発芽に大きな負の効果があることがわかった。また、Phr8 と Phr63 の配列が類似しているにもかかわらず、両系の間にはクロストークは見られませんでした。昆虫の幼虫のライフサイクルは、RNPP ファミリーのノルムセンシングシステムによって制御されています。昆虫の幼虫のライフサイクルは、RNPPファミリーのクォーラムセンシングシステムによって制御されている。Cryの殺虫毒素による毒素症の後、これらのシステムが順次活性化されることで、細菌は病原性の状態（PlcR-PapRによって制御されている）、次に壊死的な生活様式（NprR-NprXによって制御されている）、そして最終的にはRap-Phrシステムによって産卵が制御されている。我々の研究では、プラスミドによって担持された新しいオペロンを記載し、Rapタンパク質が有胞子化に中程度の効果を有することを示している。しかし、別のプラスミドオペロンと組み合わせることで、両方のシステムは、感染した昆虫の幼虫の死体の中で細菌が発達するときに、胞子化を効果的に制御することができます。全体的に、本研究は、その生態学的ニッチ内での発生運命と生存におけるプラスミドRap-Phrシステムの重要な適応的役割を強調している。

is a Gram-positive spore-forming bacterium pathogenic to various insect species. This property is due to the Cry toxins encoded by plasmid genes and mostly produced during sporulation. contains a remarkable amount of extrachromosomal DNA molecules and a great number of plasmid genes. Rap-Phr quorum sensing systems regulate different bacterial processes, notably the commitment to sporulation in species. Rap proteins are quorum sensors acting as phosphatases on Spo0F, intermediate of the sporulation phosphorelay, and are inhibited by Phr peptides that function as signaling molecules. In this study, we characterize the Rap63-Phr63 system encoded by the pAW63 plasmid from the var. HD73 strain. Rap63 has a moderate activity on sporulation and is inhibited by the Phr63 peptide. The genes are co-transcribed and the gene is also transcribed from a σ-specific promoter. We show that Rap63-Phr63 regulates the sporulation together with the Rap8-Phr8 system harbored by the plasmid pHT8_1 of the HD73 strain. Interestingly, the deletion of both genes in the same strain has a greater negative effect in sporulation than the sum of the loss of each gene. Despite the similarities in the Phr8 and Phr63 sequences, there is no crosstalk between the two systems. Our results suggest a synergism of these two Rap-Phr systems in the regulation of sporulation of at the end of the infectious cycle in insect, thus pointing out the role of the plasmids to the fitness of the bacteria.The life cycle of in insect larvae is regulated by quorum sensing systems of the RNPP family. After the toxemia caused by Cry insecticidal toxins, the sequential activation of these systems allows the bacteria to trigger a state of virulence (regulated by PlcR-PapR), then a necrotrophic lifestyle (regulated by NprR-NprX) and ultimately the sporulation is controlled by the Rap-Phr systems. Our study describes a new operon carried by a plasmid and shows that the Rap protein has a moderate effect on sporulation. However, in combination with another plasmid operon, both systems provide an effective control of sporulation when the bacteria develop in the cadavers of infected insect larvae. Overall, this study highlights the important adaptive role of the plasmid Rap-Phr systems in the developmental fate and the survival of within their ecological niche.

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