Фосфорилирование регуляторного белка жгутика FlrC необходимо для подвижности Vibrio cholerae и эффективной колонизации

Патогенная для человека бактерия Vibrio cholerae специфически экспрессирует в организме хозяина факторы вирулентности, включая холерный токсин (CT) и токсин-корегулируемый пили (TCP), которые обеспечивают колонизацию кишечника и развитие заболевания. V. cholerae отличается высокой подвижностью благодаря полярному жгутику; предполагается, что подвижность играет важную роль в вирулентности, однако её точная роль в патогенезе оставалась неясной. Двухкомпонентная регуляторная система FlrB/FlrC необходима для синтеза полярного жгутика; FlrC представляет собой активатор транскрипции, зависимой от сигма-фактора 54. Мы показали, что транскрипционная активность FlrC влияет как на подвижность, так и на колонизацию V. cholerae. В очищенной системе in vitro FlrB переносил фосфат на белок FlrC дикого типа, но не на мутантный белок, в котором остаток аспарагиновой кислоты в положении 54 был заменён на аланин (D54A), что подтверждает локализацию сайта фосфорилирования FlrC в этом положении. Белок FlrC дикого типа, в отличие от белка D54A, активировал транскрипцию, зависимую от сигма-фактора 54, в гетерологичной системе, что свидетельствует о том, что фосфорилированная форма FlrC является транскрипционно активной. Штамм V. cholerae с хромосомным аллелем flrCD54A не синтезировал жгутик; транскрипция критически важного гена флагеллина flaA, зависимая от сигма-фактора 54, также не обнаруживалась. Мутантный штамм V. cholerae flrCD54A был неспособен эффективно колонизировать тонкий кишечник новорождённых мышей: его способность к колонизации была примерно в 50 раз ниже, чем у изогенного штамма дикого типа. Другая мутация FlrC — замена метионина в положении 114 на изолейцин (M114I) — обеспечивала конститутивную транскрипционную активность без фосфорилирования. Однако мутантный штамм V. cholerae flrCM114I, несмотря на наличие жгутика и подвижность, также имел дефект колонизации. Штаммы с мутантными белками FlrC D54A или M114I экспрессировали нормальные уровни CT и TCP в условиях индукции in vitro. Полученные результаты показывают, что фиксация FlrC в неактивном (D54A) или активном (M114I) состоянии приводит к дефектам колонизации и тем самым демонстрирует необходимость модуляции активности FlrC в патогенезе V. cholerae. Таким образом, транскрипционная активность регуляторного белка жгутика FlrC, зависимая от сигма-фактора 54, способствует не только подвижности, но и колонизации V. cholerae.