Sistemas de secreción tipo IV (TSS4) en las interacciones microbianas del suelo

Cristóbal Alejandro Hernández Álvarez journal club 30 septiembre, 2021 | 0

Las bacterias del suelo interactúan con otros microorganismos de diversas formas, algunas de las cuales resultan benéficas para las plantas. Uno de éstos tipos de interacción es la depredación, la cual puede ser de tipo endobiótica (como sucede en el caso de Bdellovibrio) o epibiótica. Cuando es epibiótica, la célula depredadora establece contacto con la presa y se alimenta de ella. Esta última estrategia ocurre en el caso de Lysobacter enzymogenes, en la cual se centró éste trabajo, dirigido por Shen y colaboradores, quienes buscar genes homólogos a los del TSS4 de Xanthomonas citri en L. enzymogenes.

Con la finalidad de buscar a los homólogos de TSS4 de X. citri en L. enzymogenes, realizaron alineamientos mediante BLASTp. Por otro lado, generaron modelos ocultos de Markov, para encontrar posibles efectores del sistema de secreción que contaran con el dominio XVIPCD. Dicho dominio es necesario para la interacción la ATPasa del sistema, con la cual se logra la translocación del efector. Con dicho método, se enontraron 16 candidatos, de los cuales se seleccionaron seis al azar y se indujó su expresión en el periplasma de E. coli, mostrando que tres de los sesis candidatos seleccionados inhibian el crecimiento de la cepa.

Fig. 1. Lysobacter enzymogenes OH11 encodes a bacterial-killing T4SS system. A. Schematic illustration of T4SS structure. The structural components of T4SS are indicated by different colours. B. Genomic arrangement of the T4SS gene cluster in L. enzymogenes OH11 (OH11) genome. The gene encoding each T4SS structural component is indicated by the number listed at the bottom of the cluster with the same colour described in Fig. 1A. Protein similarity and identity are listed in Table S1 with comparison to the respective component of the bacterial-killing T4SS system in Xanthomonas citri 306 (Souza et al., 2015). C. Prediction of T4SS effector candidates containing a conserved, C-terminal XVIPCD domain in OH11 genome. Six effectors with asterisks were randomly selected for toxicity investigation.

Posteriormente, los autores decidieron probar el efecto de L. enzymogenes en el crecimiento de E. coli, utilizando controles negativos en los que no se utilizaron cepas, así como controles positivos de X. citri. Encontrando que L. enzymogenes inhibe el crecimiento de E. coli aún a concentraciones bajas. Sin embargo cuándo se mutan los genes de la ATPasa del TSS4 (virD4), E. coli puede crecer normalmente, pero cuando se complementan las mutantes, se revierte el efecto y se recupera la inhibición. Dichos resultados fueron confirmados mediante microscopía, marcando a E. coli con GFP y a L. enzymogenes con mCherry. Adicionalmente, se demostró que la inhibición dependía del contacto al utilizar una membrana para evitar que ambas bacterias estuvieran juntas, siendo la membrana una barrera lo suficientemente fuerte para evitar el efecto.

Fig. 3. T4SS is required for the contact-dependent killing activity of Lysobacter enzymogenes against Escherichia coli. A. Contact-dependent killing activity. Lysobacter enzymogenes OH11 (OH11) was used as the killer strain, while the LacZ-labelled E. coli BL21 was used as the competitor. The T6SS-active Acidovorax citrulli xjl12 and the LB broth were used as positive and negative control respectively. Dashed-line boxes indicate mixed various ratios shown in the plates of E. coli with OH11, Xjl12 or LB. B. Contribution of T4SS to the contact-dependent killing activity of OH11 against the LacZ-labelled E. coli. ΔvirD4, the OH11 T4SS-defective mutant with an in-frame deletion of virD4, a T4SS specific ATPase. ΔvirD4 (virD4), the complemented strain. C. Fluorescence microscopy validated the contact-dependent killing activity of OH11 against E. coli. The mCherry-labelled OH11 or ΔvirD4 was mixed with the GFP labelled E. coli BL21 in a 1:3 ratio and co-inoculated on agar plates for 24 h, followed by observation of the GFP andmCherry fluorescence signals. Bars indicate 2 mm.D. Recovered E. coli BL21 living cells (competitor) after co-culture (24 h) from (C). Asterisks indicate values that differ significantly according to Student’s t-test (α = 0.01). E. Membrane separation blocked the cell–cell contact-dependent killing of the GFP-labelled E. coli by the mCherry-labelled L. enzymogenes OH11. The fluorescence signals were observed after 24-h incubation. Bars indicate 2 mm.

Finalmente se realizaron pruebas similares que demostraron que también puede inhibir el crecimiento de bacterias patógenas como Pectobacterium carotovorum u hongos cómo Valsa pyri. Sin embargo, también puede inhibier el crecimiento de bacterias que podrían tener un efecto positivo en las plantas como Pseudomonas fluorescens o Pseudomonas protegens, por lo que los efectos de L. enzymogenes en la microbiota del suelo podrían ser bastante diversos.

Referencia:

Shen, X., Wang, B., Yang, N., Zhang, L., Shen, D., Wu, H., … & Qian, G. (2021). Lysobacter enzymogenes antagonizes soilborne bacteria using the type IV secretion system. Environmental Microbiology.

Sistemas de secreción tipo IV (TSS4) en las interacciones microbianas del suelo

Sistemas de secreción tipo IV (TSS4) en las interacciones microbianas del suelo

twitter del laboratorio

Login

Entradas recientes

Archivo

Visitantes