Регуляторная сеть транскрипции генов полярного жгутика у Vibrio campbellii отличается от таковой у типичных видов рода Vibrio

Плавательная подвижность служит критически важным фактором вирулентности при патогенезе многих видов бактерий. Дикий изолят Vibrio campbellii DS40M4 недавно был предложен в качестве удобного модельного штамма для исследований бактериальной генетики. Мы использовали возможности и практическую значимость этого штамма для характеристики регуляции генов жгутика у V. campbellii. С помощью сравнительной геномики мы идентифицировали гомологи генов жгутика и хемотаксиса, консервативные для других представителей семейства Vibrionaceae, и определили профили транскрипции этих локусов методом дифференциального RNA-seq. Мы систематически удалили все 63 предполагаемых гена жгутика и хемотаксиса у V. campbellii и оценили влияние этих делеций на подвижность и образование жгутика. Особое внимание уделили основным регуляторам иерархии жгутиковых генов, установленной у других вибрионов: RpoN (σ54), FlrA, FlrC и FliA. Полученные результаты показывают, что транскрипция генов жгутика и хемотаксиса у V. campbellii регулируется многоуровневой иерархией, сходной с таковой у других подвижных видов Vibrio. Однако у V. campbellii выявлены несколько принципиальных отличий: (i) σ54-зависимый регулятор FlrA не является необходимым для подвижности; (ii) для экспрессии оперонов flgA, fliEFGHIJ и flrBC не требуется σ54; (iii) FlrA и FlrC совместно регулируют гены класса II. Согласно предложенной нами модели, иерархия транскрипции жгутиковых генов у V. campbellii включает три класса генов, в отличие от четырёхклассовой иерархии у Vibrio cholerae. Генетический и фенотипический анализ регуляторной сети жгутика выявил различия, сформировавшиеся в ходе эволюции регуляции жгутика у разных представителей рода Vibrio. Vibrio campbellii — грамотрицательная бактерия, свободноживущая и широко распространённая в морской среде; она является важным глобальным патогеном рыб и моллюсков. Нарушение работы жгутикового мотора значительно снижает смертность хозяев при инфекции V. campbellii, что указывает на ключевую роль подвижности в патогенезе. Используя этот модельный организм, мы идентифицировали более 60 генов, кодирующих белки с предполагаемыми структурными, механическими или регуляторными функциями в составе единственного полярного жгутика V. campbellii. Мы систематически исследовали штаммы с единичной делецией каждого из этих генов, чтобы определить влияние делеций на подвижность и образование жгутика. Проведённые исследования выявили отличия регуляторной сети и функций ряда генов V. campbellii от хорошо изученных систем Vibrio cholerae и Vibrio parahaemolyticus.