Роль белков-гомологов флагеллина в образовании биоплёнки патогенными видами рода Vibrio

Патогенная бактерия Vibrio vulnificus способна образовывать биоплёнку, и её формирование начинается благодаря плавательной подвижности, обеспечиваемой полярным жгутиком. Нить жгутика состоит из нескольких субъединиц флагеллина: FlaA, FlaB, FlaC и FlaD. Однако в геноме V. vulnificus также присутствуют открытые рамки считывания, аннотированные как FlaE и FlaF. Хотя FlaE и FlaF не участвуют в формировании жгутиковой нити и подвижности клеток, они активно экспрессируются и секретируются во внеклеточную среду через аппарат секреции, обеспечивающий сборку жгутика. В экзополимерном матриксе биоплёнки обнаруживались значительные количества FlaE и FlaF. У мутантов с дефектами одновременно flaE и flaF образование биоплёнки было значительно снижено по сравнению с диким типом. Поэтому потенциальную роль FlaE и FlaF в процессе формирования биоплёнки исследовали путём добавления рекомбинантных FlaE и FlaF (rFlaE и rFlaF) в модель образования биоплёнки. Добавленные rFlaE и rFlaF преимущественно включались в матрикс биоплёнки, сформированный бактериями дикого типа. Однако добавление FlaE и FlaF не влияло на биоплёнки, образованные мутантом с дефектом биосинтеза экзополисахаридов (ЭПС). Это позволило предположить, что FlaE и FlaF специфически взаимодействуют с ЭПС в матриксе биоплёнки. В экспериментах с осаждением белкового комплекса с использованием меченных His рекомбинантных FlaE и FlaF либо FlaC выявлено специфическое связывание ЭПС с rFlaE и rFlaF, но не с rFlaC. Таким образом, FlaE и FlaF — белки-гомологи флагеллина (FHP) — необходимы для образования биоплёнки V. vulnificus, поскольку непосредственно взаимодействуют с ЭПС, ключевым фактором созревания биоплёнки. Дальнейший анализ других патогенных видов рода Vibrio подтвердил наличие FHP и их важную роль в образовании биоплёнки.

Значимость: Жгутиковые нити патогенных видов рода Vibrio, включая V. vulnificus, V. parahaemolyticus и V. cholerae, состоят из нескольких субъединиц флагеллина. Однако в их геномах содержится больше открытых рамок считывания, кодирующих флагеллиноподобные белки, чем субъединиц флагеллина, необходимых для сборки жгутиковой нити. Поскольку эти белки-гомологи флагеллина активно экспрессируются и выделяются во внешнюю среду через канал транспорта флагеллина, их внеклеточная роль у патогенных вибрионов долгое время оставалась неясной. Было показано, что их биологическое значение, не связанное с функциями жгутика, заключается в созревании структуры биоплёнки. Среди различных компонентов внеклеточного полимерного матрикса, продуцируемого биоплёнками Vibrio, преобладают экзополисахариды, играющие ключевую роль в созревании биоплёнки. Усиление образования биоплёнки под действием FHP требует присутствия ЭПС, что подтверждается высокоспецифичными взаимодействиями между двумя FHP и тремя ЭПС.