Регуляция компетентности Vibrio fischeri

Виды рода Vibrio, включая симбионта кальмара Vibrio fischeri, при определённых условиях приобретают способность поглощать ДНК. Например, V. fischeri становится компетентным при выращивании в присутствии хитиновых олигосахаридов или при сверхэкспрессии регуляторного фактора компетентности TfoX. Несмотря на то что регуляторный путь, контролирующий компетентность V. fischeri, изучен недостаточно, этот микроорганизм кодирует гомологи факторов, регулирующих компетентность у хорошо изученного V. cholerae. Чтобы расширить возможности использования V. fischeri в качестве организма, удобного для генетических исследований, мы оценили роль некоторых из этих гомологов компетентности. В клетках со сверхэкспрессией TfoX компетентность зависела от LitR — гомолога главного регулятора чувства кворума и компетентности V. cholerae HapR, — а также от гомологов предполагаемых генов пилей, участвующих в поглощении ДНК. Нарушение генов отрицательных регуляторов, расположенных выше LitR, а именно белка LuxO и малой регуляторной РНК Qrr1, приводило к увеличению частоты трансформации. Однако, в отличие от контролируемой LitR продукции света, при сверхэкспрессии TfoX компетентность не зависела от плотности клеточной культуры. Подобно V. cholerae, потребность в LitR можно было устранить за счёт утраты нуклеазы Dns. Мы также обнаружили, что предполагаемый регулятор компетентности CytR участвует в этом процессе. Наконец, частота трансформации зависела от плазмиды, кодирующей TfoX; кроме того, мы создали новую конструкцию для одновременной сверхэкспрессии TfoX и LitR, которая значительно повысила частоту трансформации у штамма, менее удобного для генетических манипуляций. Упрощая генетические исследования V. fischeri, эти результаты ускорят выявление генов, участвующих в физиологически значимых процессах, таких как формирование биоплёнки и колонизация хозяина.

Значимость: Способность бактерий поглощать ДНК (компетентность) и встраивать чужеродную ДНК в свой геном (трансформация) позволяет им быстро эволюционировать, приобретать новые свойства и/или устойчивость к антибиотикам. Она также облегчает лабораторное изучение механизмов конкретных фенотипов, например связанных с колонизацией хозяина. V. fischeri давно служит моделью симбиотических взаимодействий бактерий с хозяином, а также используется для изучения других аспектов физиологии, включая биолюминесценцию и формирование биоплёнки. Компетентность V. fischeri можно легко индуцировать сверхэкспрессией фактора компетентности TfoX. Путь регуляции компетентности V. fischeri изучен недостаточно, хотя в его геноме присутствуют гомологи факторов, важных для компетентности V. cholerae. Изучив значение предполагаемых факторов компетентности, регулирующих трансформацию V. fischeri, мы углубили понимание этого процесса и расширили возможности генетических манипуляций с данным важным модельным организмом.