緑膿菌臨床分離株において変異によって誘導されるBfmRS二成分系のリモデリング

Sci. Signal. 03 Nov 2020:
Vol. 13, Issue 656, eaaz1529
DOI: 10.1126/scisignal.aaz1529

Qiao Cao^1,2, Nana Yang², Yanhui Wang², Chenchen Xu², Xue Zhang², Ke Fan², Feifei Chen^1,2, Haihua Liang¹, Yingchao Zhang³, Xin Deng³, Youjun Feng⁴, Cai-Guang Yang^2,5, Min Wu⁶, Taeok Bae⁷, and Lefu Lan^1,2,5,8,*

1. ¹ College of Life Science, Northwest University, Xi'an 710127, China.
2. ² State Key Laboratory of Drug Research, Shanghai Institute of Materia Medica, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201203, China.
3. ³ Department of Biomedical Sciences, City University of Hong Kong, Kowloon Tong, Hong Kong 999077, China.
4. ⁴ School of Medicine, Zhejiang University, Hangzhou 310058, China.
5. ⁵ School of Pharmaceutical Science and Technology, Hangzhou Institute for Advanced Study, UCAS, Hangzhou 310024, China.
6. ⁶ Department of Biomedical Sciences, University of North Dakota, Grand Forks, ND 58203-9037, USA.
7. ⁷ Department of Microbiology and Immunology, Indiana University School of Medicine-Northwest, Gary, IN 46408, USA.
8. ⁸ NMPA Key Laboratory for Testing Technology of Pharmaceutical Microbiology, Shanghai Institute for Food and Drug Control, Shanghai, China.

* Corresponding author. Email: llan@simm.ac.cn

要約

遺伝子変異は、細菌性病原体の適応進化の背後にある主な駆動力となっている。重要なヒト病原体である緑膿菌（Pseudomonas aeruginosa）の複数の臨床分離株では、BfmRS二成分系（TCS）のセンサーヒスチジンキナーゼをコードするbfmSに1個以上のミスセンス変異が自然発生している。L181P置換とE376Q置換の両方を含むBfmSタンパク質変異体は、リン酸化を促進し、それによって下流の同族応答制御因子BfmRの転写制御活性を亢進させた。こうした急性病原性の減弱とバイオフィルム形成の増強は、いずれも慢性的感染状態に伴う表現型変化である。BfmRのリン酸化の促進は、少なくとも部分的には、非同族センサーキナーゼGtrSによるBfmRの交差リン酸化が原因である。また、bfmSに自然発生したA42E/G347D、T242R、R393Hなどの他のミスセンス変異も、緑膿菌のBfmRS TCSに同様のリモデリングを引き起こした。この研究は、自然変異に媒介されるTCSの可塑性を浮き彫りにするものであり、変異によって誘導されるBfmRSの活性化が慢性的感染状態における緑膿菌の宿主適応に寄与している可能性があることを示唆している。

Citation: Q. Cao, N. Yang, Y. Wang, C. Xu, X. Zhang, K. Fan, F. Chen, H. Liang, Y. Zhang, X. Deng, Y. Feng, C.-G. Yang, M. Wu, T. Bae, L. Lan, Mutation-induced remodeling of the BfmRS twocomponent system in Pseudomonas aeruginosa clinical isolates. Sci. Signal. 13, eaaz1529 (2020).