PAS-домен полярно локализованной гистидинкиназы FlrB у Vibrio cholerae контролирует транскрипцию генов жгутика класса III и способствует колонизации кишечника

Без рубрики: Движение обеспечивается единственным полярным жгутиком, в состав нити которого входят четыре субъединицы флагеллина (FlaABCD); однако для движения необходим только FlaA. Гены жгутика класса III контролируются двухкомпонентной системой FlrBC. FlrB — гистидинкиназа, фосфорилирующая FlrC, который активирует промоторы генов класса III. Сигналы, регулирующие перенос фосфата между FlrB и FlrC, неизвестны. Штамм с делецией генов флагеллинов, считавшихся «необязательными» (Δ), не обладает подвижностью. При отборе спонтанно подвижных штаммов были выявлены мутации в PAS-домене N-концевого участка FlrB, включая мутацию L36F. Рентгеноструктурный анализ FlrB выявил асимметричный димер с уникальной укладкой PAS-домена. Анализ транскриптома показал, что добавление мутации L36F в PAS-домен FlrB повышает транскрипцию генов класса III, тогда как мутация участка фосфорилирования H135N полностью устраняет их транскрипцию. Мутация H135N препятствует фосфорилированию очищенного FlrB, а L36F усиливает его фосфорилирование, что указывает на соответствие этих мутаций неактивной и активной формам FlrB. FlrB локализуется на клеточном полюсе, и эта локализация зависит от полярного белка позиционирования жгутика FlhF. Штаммы с неактивной или активной формой FlrB хуже колонизировали кишечник детёнышей мышей: снижение показателя составляло 10–40 раз. Полученные результаты показывают, что PAS-домен регулирует активность FlrB и экспрессию генов жгутика класса III, а для успешной колонизации кишечника FlrB должен переключаться между неактивной и активной формами.

Значимость: Vibrio cholerae вызывает тяжёлую диарейную болезнь — холеру — при колонизации кишечника человека. Бактерии способны плавать благодаря полярному жгутику; подвижность связана как с развитием заболевания, так и с сохранением во внешней среде. В этом исследовании показано, что ключевой регуляторный белок FlrB локализуется на клеточном полюсе и контролирует транскрипцию генов жгутика через PAS-домен, регулирующий аутофосфорилирование. Способность FlrB переключаться между активной и неактивной формами критически важна для подвижности и колонизации кишечника, что подчёркивает значение плавания для патогенности Vibrio cholerae.