カルジオリピンによる細菌の2成分系制御機構

2023年3月28日
カルジオリピンによる細菌の2成分系制御機構

https://journals.asm.org/doi/10.1128/iai.00046-23#.ZD-7vU24u6o.twitter

https://journals.asm.org/doi/10.1128/iai.00046-23#.ZD-7vU24u6o.twitter

著者紹介 Won-Sik Yeo, Sophie Dyzenhaus, Victor J. Torres https://orcid.org/0000-0002-7126-0489, Shaun R. Brinsmade https://orcid.org/0000-0002-5381-2817 shaun.brinsmade@georgetown.edu, Taeok Bae https://orcid.org/0000-0002-0576-2851 tbae@iun.eduAUTHORS INFO & AFFILIATIONS
DOI: https://doi.org/10.1128/iai.00046-23
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第91巻 第4号
18 2023年4月
ABSTRACT
参考文献
ABSTRACT
細胞機能のための膜タンパク質の活性調節は、リン脂質膜の組成に決定的に依存している。カルジオリピンは、細菌膜や真核生物のミトコンドリア膜に存在するユニークなリン脂質で、膜タンパク質の安定化と機能維持に重要な役割を担っている。ヒトの病原体である黄色ブドウ球菌では、SaeRS二成分系（TCS）が菌の病原性に不可欠な主要な病原性因子の発現を制御しています。SaeSセンサーキナーゼは、リン酸転移を介して応答制御因子SaeRを活性化し、その遺伝子標的プロモーターに結合する。本研究では、黄色ブドウ球菌のSaeRSをはじめとするTCSの完全な活性を維持するためには、カルジオリピンが重要であることを報告する。センサーキナーゼ蛋白質SaeSはカルジオリピンとホスファチジルグリセロールに直接結合し、SaeSの活性を可能にする。膜からカルジオリピンを除去するとSaeSのキナーゼ活性が低下することから、細菌カルジオリピンは感染時にSaeSや他のセンサーキナーゼのキナーゼ活性を調節するために必要であることが示された。さらに、カルジオリピン合成酵素遺伝子cls1およびcls2を欠損させると、ヒト好中球に対する細胞毒性が低下し、マウス感染モデルにおいて病原性が低下することがわかった。これらの知見は、カルジオリピンが感染後にSaeSや他のセンサーキナーゼのキナーゼ活性を調節して宿主の敵対的環境に適応するモデルを示唆しており、リン脂質が膜タンパク質の機能にどのように寄与しているかについての知見を広げるものである。
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参考文献
1.
アーチャーGL. 1998. 黄色ブドウ球菌：よく武装した病原体。Clin Infect Dis 26:1179-1181.
クロスレフ
パブコメ
符号間干渉
Google Scholar
2.
ローウィーFD. 1998. 黄色ブドウ球菌感染症。N Engl J Med 339:520-532.
クロスレフ
パブコメ
符号間干渉
Google Scholar
3.
Gajdacs M. 2019. メチシリン耐性黄色ブドウ球菌の継続的な脅威。Antibiotics (Basel) 8:52.
クロスレフ
パブコメ
符号間干渉
Google Scholar
4.
Chambers HF. 2001. 黄色ブドウ球菌の疫学は変化しているか？Emerg Infect Dis 7:178-182.
クロスレフ
パブコメ
符号間干渉
Google Scholar
5.
Chambers HF. 2005. 市中感染型MRSAの耐性と毒性は収束する。N Engl J Med 352:1485-1487.
クロスレビュー
パブコメ
符号間干渉
Google Scholar
6.
Fridkin SK、Hageman JC、Morrison M、Sanza LT、Como-Sabetti K、Jernigan JA、Harriman K、Harrison LH、Lynfield R、Farley MM. Emerging Infections Program NetworkのActive Bacterial Core Surveillance Program。2005. 3つのコミュニティにおけるメチシリン耐性黄色ブドウ球菌感染症。N Engl J Med 352:1436-1444.
クロスレフ
パブコメ
符号間干渉
グーグルシュラー
7.
Liu Q, Yeo WS, Bae T. 2016. 黄色ブドウ球菌のSaeRS二成分系。Genes 7:81.
クロスレフ
パブコメ
符号間干渉
Google Scholar
8.
Bleul L, Francois P, Wolz C. 2021年。S. aureusの2成分系：シグナル伝達とセンシングメカニズム。Genes 13:34.
クロスレフ
パブコメ
Google Scholar
9.
Geiger T, Goerke C, Mainiero M, Kraus D, Wolz C. 2008. Staphylococcus aureusの病原性レギュレーターSae：プロモーター活性と食細胞関連シグナルへの応答。J Bacteriol 190:3419-3428.
クロスレフ
パブコメ
符号間干渉
Google Scholar
10.
Wang LH, Wang MS, Zeng XA, Liu ZW. 2016. パルス電界に抵抗する黄色ブドウ球菌の細胞膜脂肪酸組成における温度を介した変動。Biochim Biophys Acta 1858:1791-1800.
クロスレフ
パブコメ
符号間干渉
グーグルシュラー
11.
Hassan N, Anesio AM, Rafiq M, Holtvoeth J, Bull I, Haleem A, Shah AA, Hasan F. 2020年。氷河期の親水性細菌における温度による膜脂質の適応。Front Microbiol 11:824.
クロスレフ
パブコメ
符号間干渉
Google Scholar
12.
Koprivnjak T, Zhang D, Ernst CM, Peschel A, Nauseef WM, Weiss JP. 2011. Staphylococcus aureus cardiolipin synthases 1 and 2の特性と定常期および食細胞内におけるカルジオリピンの蓄積への寄与. J Bacteriol 193:4134-4142.
クロスレフ
パブコメ
符号間干渉
Google Scholar
13.
ロマンソフT、ストーカーL、カラムDE、ウッドJM. 2008. カルジオリピンは、大腸菌の浸透圧ストレス応答とトランスポーターProPの細胞内位置を制御している。J Biol Chem 283:12314-12323.
クロスレフ
パブコメ
符号間干渉
グーグルシュラー
14.
Ramos JL, Duque E, Gallegos MT, Godoy P, Ramos-Gonzalez MI, Rojas A, Teran W, Segura A. 2002. グラム陰性菌における溶媒耐性のメカニズム。Annu Rev Microbiol 56:743-768.
クロスレフ
パブコメ
符号間干渉
グーグルシュラー
15.
Angelova MI, Bitbol AF, Seigneuret M, Staneva G, Kodama A, Sakuma Y, Kawakatsu T, Imai M, Puff N. 2018. pH sensing by lipids in membranes: the fundamentals of pH-driven migration, polarization and deformations of lipid bilayer assembly. Biochim Biophys Acta Biomembr 1860:2042-2063.
クロスレビュー
パブコメ
グーグルシュラー
16.
Ramos JL, Duque E, Rodriguez-Herva JJ, Godoy P, Haidour A, Reyes F, Fernandez-Barrero A. 1997. 細菌における溶媒耐性のメカニズム。J Biol Chem 272:3887-3890.
クロスレビュー
パブコメ
符号間干渉
グーグルシュラー
17.
Bajerski F, Wagner D, Mangelsdorf K. 2017. 南極氷河前原土壌から分離されたChryseobacterium frigidisoli PB4Tの細胞膜脂肪酸組成、温度とpH条件の変化への応答。Front Microbiol 8:677.
クロスレフ
パブコメ
グーグルシュラー
18.
Kuhn S, Slavetinsky CJ, Peschel A. 2014. Staphylococcus aureusにおけるリン脂質の合成と機能(Synthesis and function of phospholipids in Staphylococcus aureus. Int J Med Microbiol 305:196-202. [.].
クロスレフ
パブコメ
Google Scholar
19.
Ohniwa RL, Kitabayashi K, Morikawa K. 2013. 黄色ブドウ球菌の急性酸ストレス条件下でのカルジオリピン合成酵素Cls1の代替機能により、Cls2の機能停止を補う。FEMS Microbiol Lett 338:141-146.
クロスレフ
パブコメ
符号間干渉
Google Scholar
20.
Tsai M, Ohniwa RL, Kato Y, Takeshita SL, Ohta T, Saito S, Hayashi H, Morikawa K. 2011. 黄色ブドウ球菌は、高塩分条件下での生存にカルジオリピンを必要とする。BMC Microbiol 11:13.
クロスレフ
パブコメ
符号間干渉
グーグルシュラー
21.
ショートSA、ホワイトDC．1972. Staphylococcus aureusにおけるホスファチジルグリセロールからのカルジオリピンの生合成。J Bacteriol 109:820-826.
クロスレフ
パブコメ
符号間干渉
グーグルシュラー
22.
DeMars ZR, Krute CN, Ridder MJ, Gilchrist AK, Menjivar C, Bose JL. 2021年。脂肪酸は、呼吸の変化とは無関係に、膜でのStaphylococcus aureus SaeSの活性を阻害することができる。Mol Microbiol 116:1378-1391.
クロスレフ
パブコメ
符号間干渉
Google Scholar
23.
Pendleton A, Yeo WS, Alqahtani S, DiMaggio DA, Jr, Stone CJ, Li Z, Singh VK, Montgomery CP, Bae T, Brinsmade SR. 2022. Staphylococcus aureusにおける分岐鎖脂肪酸によるSae二成分系の制御. mBio 13:e0147222.
クロスレフ
パブコメ
Google Scholar
24.
エリクソン ME、スブラマニアン C、フランク MW、ロック CO. 2017. Staphylococcus aureusにおける細胞内脂質ホメオスタシスとSaeRS依存性ビルレンスファクター発現における脂肪酸キナーゼの役割. mBio 8:e00988-17.
クロスレフ
パブコメ
Google Scholar
25.
Cho H, Jeong DW, Li C, Bae T. 2012. Staphylococcus aureusのsaeオペロンのP1プロモーターが機能するためのSaeR結合部位の組織的必要性。J Bacteriol 194:2865-2876.
クロスレビュー
パブコメ
符号間干渉
Google Scholar
26.
シュネーヴィントO、モデルP、フィッシェッティVA. 1992. ブドウ球菌の細胞壁へのプロテインAのソーティング。Cell 70:267-281.
クロスレフ
パブコメ
符号間干渉
Google Scholar
27.
Liu Q, Cho H, Yeo WS, Bae T. 2015. センサータンパク質SaeSの細胞質外リンカーペプチドは、宿主のシグナルに応答してブドウ球菌の病原性に必要なキナーゼ活性を調整する。PLoS Pathog 11:e1004799.
クロスフィルム
パブコメ
符号間干渉
グーグルシュラー
28.
Contreras F-X, Ernst AM, Wieland F, Brugger B. 2011. 膜内タンパク質-脂質相互作用の特異性. Cold Spring Harb Perspect Biol 3:a004705.
クロスレフ
パブコメ
グーグルシュラー
29.
Arias-Cartin R, Grimaldi S, Arnoux P, Guigliarelli B, Magalon A. 2012. 細菌呼吸複合体におけるカルジオリピン結合：構造的および機能的な意味。Biochim Biophys Acta 1817:1937-1949.
クロスレビュー
パブコメ
符号間干渉
Google Scholar
30.
Corey RA, Song W, Duncan AL, Ansell TB, Sansom MSP, Stansfeld PJ. 2021年。大腸菌内膜タンパク質とカルジオリピンの相互作用の同定と評価。Sci Adv 7:eabh2217.
クロスレフ
パブコメ
Google Scholar
31.
Hunte C. 2005. 膜タンパク質における特異的なタンパク質-脂質相互作用。Biochem Soc Trans 33:938-942.
クロスレフ
パブコメ
Google Scholar
32.
グロイスマンEA. 2016. 2成分制御系のフィードバック制御。Annu Rev Microbiol 70:103-124.
クロスレフ
パブコメ
符号間干渉
Google Scholar
33.
Voyich JM, Vuong C, Dewald M, Nygaard TK, Kocianova S, Griffith S, Jones J, Iverson C, Sturdevant DE, Braughton KR, Whitney AR, Otto M, Deleo FR. 2009. SaeR/S遺伝子制御システムは、Staphylococcus aureusによる自然免疫回避に必須である。J Infect Dis 199:1698-1706.
クロスレフ
パブコメ
符号間干渉
Google Scholar
34.
Desmurs M, Foti M, Raemy E, Vaz FM, Martinou JC, Bairoch A, Lane L. 2015年. C11orf83、bc1複合体の組み立てと超複合体の安定化に関与するミトコンドリアカルジオリピン結合タンパク質。Mol Cell Biol 35:1139-1156.
クロスレフ
パブコメ
Google Scholar
35.
南直樹、安田毅、石井裕之、藤森邦彦、天野文彦. 2011. 大腸菌由来ATP依存性プロテアーゼLonの活性におけるカルジオリピンの制御的役割. J Biochem 149:519-527.
クロスレフ
パブコメ
Google Scholar
36.
ホーン JE、ブロックウェル DJ、ラドフォード SE. 2020. グラム陰性菌の外膜タンパク質フォールディングにおける脂質二重膜の役割。J Biol Chem 295:10340-10367.
クロスレフ
パブコメ
符号間干渉
Google Scholar
37.
Rowlett VW, Mallampalli V, Karlstaedt A, Dowhan W, Taegtmeyer H, Margolin W, Vitrac H. 2017年. 大腸菌の膜リン脂質の変化が細胞機能と細菌ストレス適応に与える影響。J Bacteriol 199:e00849-16.
クロスレフ
パブコメ
符号間干渉
Google Scholar
38.
Musatov A, Sedlak E. 2017. 積分膜タンパク質の安定性におけるカルジオリピンの役割。Biochimie 142:102-111.
クロスレフ
パブコメ
符号間干渉
Google Scholar
39.
Granseth E, von Heijne G, Elofsson A. 2005. 膜タンパク質の膜-水界面領域に関する研究。J Mol Biol 346:377-385.
クロスレフ
パブコメ
符号間干渉
Google Scholar
40.
Ulmschneider MB, Sansom MS. 2001. 積分膜タンパク質構造におけるアミノ酸分布。Biochim Biophys Acta 1512:1-14.
クロスレフ
パブコメ
符号間干渉
Google Scholar
41.
Zhan J, Zhang G, Chai X, Zhu Q, Sun P, Jiang B, Zhou X, Zhang X, Liu M. 2021. NMRによるカルジオリピンとの相互作用に伴うシトクロムcの構造変化の解明。Life 11:1031.
クロスフィルム
パブコメ
グーグルシュラー
42.
Hanske J, Toffey JR, Morenz AM, Bonilla AJ, Schiavoni KH, Pletneva EV. 2012. カルジオリピン結合型シトクロムcのコンフォメーション特性 Proc Natl Acad Sci USA 109:125-130.
クロスレフ
パブコメ
グーグルシュラー
43.
Senoo N, Kandasamy S, Ogunbona OB, Baile MG, Lu Y, Claypool SM. 2020. 酵母の主要なミトコンドリアADP/ATPキャリアのカルジオリピン、コンフォメーション、および呼吸複合体依存的なオリゴマー化。Sci Adv 6:eabb0780.
クロスレフ
パブコメ
Google Scholar
44.
ウィルキンソンJA、シルベラS、ルブランPJ. 2021. カルジオリピン側鎖組成がシトクロムcタンパク質のコンフォメーションとペルオキシダーゼ活性に与える影響。Physiol Rep 9:e14772.
クロスレフ
パブコメ
Google Scholar
45.
Mandal A, Hoop CL, DeLucia M, Kodali R, Kagan VE, Ahn J, van der Wel PC. 2015. Cardiolipin-bound mitochondrial cytochrome cの構造変化とプロアポトーシスペルオキシダーゼ活性. Biophys J 109:1873-1884.
クロスレフ
パブコメ
Google Scholar
46.
Gold VA, Robson A, Bao H, Romantsov T, Duong F, Collinson I. 2010. 細菌トランスロコンに対するカルジオリピンの作用。Proc Natl Acad Sci USA 107:10044-10049.
クロスレフ
パブコメ
符号間干渉
Google Scholar
47.
Casino P, Rubio V, Marina A. 2010. 2成分系によるシグナル伝達のメカニズム. Curr Opin Struct Biol 20:763-771.
クロスレフ
パブコメ
符号間干渉
Google Scholar
48.
Mascher T. 2014. 細菌の（膜内感知型）ヒスチジンキナーゼ：刺激感知よりもシグナル伝達。Trends Microbiol 22:559-565.
クロスレフ
パブコメ
符号間干渉
Google Scholar
49.
高橋俊彦、鈴木俊彦、2012．正常および病的な細胞や組織におけるスルファチドの役割. J Lipid Res 53:1437-1450.
クロスフィルム
パブコメ
グーグルシュラー
50.
Kwiecinski J, Rhost S, Lofbom L, Blomqvist M, Mansson JE, Cardell SL, Jin T. 2013年. Sulfatide attenuates experimental Staphylococcus aureus sepsis through a CD1d-dependent pathway. Infect Immun 81:1114-1120.
クロスフィルム
パブコメ
グーグルシュラー
51.
Rhost S, Lofbom L, Rynmark BM, Pei B, Mansson JE, Teneberg S, Blomqvist M, Cardell SL. 2012. 硫酸塩に反応し、CD1dに制限されたII型ナチュラルキラーTリンパ球を活性化する新規糖脂質リガンドを同定した。Eur J Immunol 42:2851-2860.
クロスレビュー
パブコメ
Google Scholar
52.
ベルターニ G. 2004. 20世紀半ばのリソジェニー： P1、P2、およびその他の実験系。J Bacteriol 186:595-600.
クロスレフ
パブコメ
符号間干渉
Google Scholar
53.
Hanahan D. 1983. プラスミドを用いたEscherichia coliの形質転換に関する研究。J Mol Biol 166:557-580.
クロスレフ
パブコメ
符号間干渉
Google Scholar
54.
ノヴィックRP. 1991. ブドウ球菌の遺伝システム。Methods Enzymol 204:587-636.
クロスレフ
パブコメ
符号間干渉
Google Scholar
55.
モンク IR、シャー IM、シュー M、タン MW、フォスター TJ. 2012. Transforming the untransformable: Application of direct transformation to manipulate genetically Staphylococcus aureus and Staphylococcus epidermidis.mBio 3:e00277-11.
クロスレビュー
パブコメ
Google Scholar
56.
Li C, Wen A, Shen B, Lu J, Huang Y, Chang Y. 2011. FastCloning: a highly simplified, purification-free, sequence- and ligation-independent PCR cloning method. BMC Biotechnol 11:92.
クロスフィルム
パブコメ
符号間干渉
Google Scholar
57.
Bae T, Schneewind O. 2006. Staphylococcus aureusにおける誘導性逆選択を用いた対立遺伝子の置換（Allelic replacement in Staphylococcus aureus with inducible counter-selection. Plasmid 55:58-63.
クロスレフ
パブコメ
符号間干渉
Google Scholar
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J Bacteriol, 2011
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J Bacteriol, 2017
黄色ブドウ球菌の病原性レギュレーターSae： プロモーター活性と貪食関連シグナルへの応答｜Journal of Bacteriology
J Bacteriol, 2020
スタフ感染症における毒素産生のマスターレギュレーターを発見
メディカルエクスプレス、2014年
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フローニンゲン大学、Phys.org、2021年による
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