PdeK-PdeR二成分系はイネ条斑細菌病菌におけるFimXの単極局在化と線毛伸長を促進する

SCIENCE SIGNALING
14 Sep 2021 Vol 14, Issue 700
DOI: 10.1126/scisignal.abi9589

Chao Wei^1,†, Shanzhi Wang^1,†, Pengwei Liu², Shou-Ting Cheng³, Guoliang Qian⁴, Shuwei Wang⁵, Ying Fu⁵, Wei Qian³, Wenxian Sun^1,2,*

1. ¹ Department of Plant Pathology and MOA Key Laboratory of Pest Monitoring and Green Management, and Joint International Research Laboratory of Crop Molecular Breeding, Ministry of Education, China Agricultural University, Beijing 100193, China.
2. ² College of Plant Protection, Jilin Agricultural University, Changchun 130118, Jilin, China.
3. ³ State Key Laboratory of Plant Genomics, Institute of Microbiology, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China.
4. ⁴ College of Plant Protection, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, Jiangsu, China.
5. ⁵ State Key Laboratory of Plant Physiology and Biochemistry, College of Biological Sciences, China Agricultural University, Beijing 100193, China.

* Corresponding author. Email: wxs@cau.edu.cn

† These authors contributed equally to this work.

要約

細菌のIV型線毛（T4P）は病原性に寄与し、急速に伸長および収縮することができ、攣縮運動を仲介する。通常は細胞極に限定されるT4Pの生合成は、細胞外刺激およびサイクリックジGMP（c-di-GMP）などの内部シグナルによって調節される。c-di-GMP結合タンパク質FimXは、T4Pアセンブリ複合体と相互作用し、細胞内c-di-GMP濃度が低い場合、単極局在を想定し、T4P生合成を促進する。ここでは、FimXがヒスチジンキナーゼPdeKとその下流の応答調節因子PdeRからなる二成分系と複合体を形成することを実証した。この複合体は、植物病原菌、イネ条斑細菌病菌（Xanthomonas oryzae pv. oryzicola）のT4Pアセンブリとイネにおける病原性を促進した。PdeKとPdeRのc-di-GMPホスホジエステラーゼ活性は、FimXの単極局在化に必要であり、T4Pの伸長をもたらした。多量のc-di-GMPは、in vitroでPdeRに対するFimXの親和性を低下させた。これは、FimXが低c-di-GMPの条件下でのみT4P伸長を促進することと一致していた。われわれは、PdeRにより引き起こされるc-di-GMPの低細胞内量が、運動性細胞の先端極へのFimXの動員を促進することを提案する。われわれの発見は、PdeK-PdeR二成分系が環境の手がかりをセカンドメッセンジャーの代謝回転に結び付け、T4Pの生合成と病原性を促進するc-di-GMPの細胞内濃度の変化をもたらすことを示している。

Citation: C. Wei, S. Wang, P. Liu, S.-T. Cheng, G. Qian, S. Wang, Y. Fu, W. Qian, W. Sun, The PdeKPdeR two-component system promotes unipolar localization of FimX and pilus extension in Xanthomonas oryzae pv. oryzicola. Sci. Signal. 14, eabi9589 (2021).