J Extracell Vesicles：霍乱弧菌的细菌细胞外囊泡(BEV)相关蛋白ObfA调节群体感应调节剂HapR的活性

生物膜

来源：生物谷原创 2024-09-30 10:41

该研究阐明了霍乱弧菌中一种新的基于bev的种内通讯，该通讯通过一个涉及HapR、csr级联和bev相关蛋白ObfA的新调控途径影响生物膜的形成和定植适应性。

越来越多的研究表明，细菌胞外囊泡(BEVs)的产生不仅在细菌中保守，而且在供体物种的适应和生存中起着重要作用。据报道，bev有助于多种生理方面，包括营养获取、废物处理、表面重塑、运输工具和宿主的免疫调节。尽管如此，人们才刚刚开始了解bev在不同细菌物种中的多种功能。

人类感染丙型肝炎病毒通常始于口服受污染的食物和水。病原体通过胃到达小肠，小肠是主要的定植点。在宿主进入后，霍乱弧菌戏剧性地改变其表达谱，成为肠道的有力定植者。这包括诱导毒力因子，如霍乱毒素(CT)或毒素协同调节的菌毛，以及其表面的一些变化，如外膜孔蛋白表达的改变和脂多糖修饰的出现，以适应体内恶劣的条件。由于CT的活动，患者会出现严重的分泌性腹泻，如果不及时治疗，可能导致危及生命的急性脱水、低血容量性休克和器官衰竭。

通过基因表达的时空诱导，实现了植物在生命周期中对不同条件的多个适应过程。例如，毒力因子是由一个复杂的调控级联控制的，也被称为ToxR调控。编码VPS合成和分泌蛋白的基因排列在vpsA-K (VC0917-27)和vpsL-Q (VC0934-9)两个簇中，受转录调控因子VpsR和VpsT的正调控。

更重要的是，HapR是vcv中群体感应级联的关键调节因子，是调节这两个调控因子表达的首要控制元件。HapR在高细胞密度下作为生物膜形成和毒力的负调节因子，分别通过抑制vps基因和ToxR调控的大部分。HapR和另一种sigma因子RpoS也协调了“粘膜逃逸反应”的转录变化。

最近的研究表明，bev有助于V. cholerae在宿主定植和噬菌体捕食期间的生存适应性。随着EVs的兴起，近年来对EVs的生物发生机制和生理作用的研究越来越多。研究者最近报道了VacJ/Yrb逆行磷脂转运体系统的失活或下调导致革兰氏阴性菌(包括V. cholerae)中bev的释放升高。

V. cholerae的VacJ/ yrb转运体在进入宿主后的转录沉默增加了体内的囊泡，促进了细菌表面交换和对宿主环境的适应。此外，bev保护CT免受肠道蛋白酶的降解，并有效地将活性毒素传递给肠上皮细胞。这些研究首次揭示了bev是如何促进V. cholerae的病理生理的，而V. cholerae是如何与感染和肠道定植一起发生的尚不清楚。

图片来源：https://doi.org/10.1002/jev2.12507

近日，来自奥地利格拉茨大学的研究者们在J Extracell Vesicles杂志上发表了题为“The activity of the quorum sensing regulator HapR is modulated by the bacterial extracellular vesicle (BEV)-associated protein ObfA of Vibrio cholerae”的文章，该研究阐明了霍乱弧菌中一种新的基于bev的种内通讯，该通讯通过一个涉及HapR、csr级联和bev相关蛋白ObfA的新调控途径影响生物膜的形成和定植适应性。

霍乱弧菌是一种兼性人类病原体和严重腹泻疾病霍乱的病原体，在人类肠道和水源之间传播。与其他细菌种类一样，V. cholerae可以从其表面持续释放细菌细胞外囊泡(BEVs)，然而，在疫情爆发期间，V. cholerae在水源中以生物膜模式持续较长时间，从而增强了环境适应性和宿主的过渡。

在这项研究中，作者研究了影响生物膜形成的原因，这是体外生物膜形成的一个关键特征。与浮游生物培养的bev相比，本研究结果表明，动态生物膜培养的bev的生理浓度促进了V. cholerae在生物膜形成中的作用，这可能与蛋白质因子有关。通过对浮游生物和生物膜源生物燃料的蛋白质组学比较分析，发现了一种以前未被表征的外膜蛋白是动态生物膜源生物燃料的丰富成分，该蛋白被发现是生物膜源生物燃料依赖性增强生物膜生产的原因。因此，该蛋白被命名为外膜相关生物膜促进蛋白A (ObfA)。

HapR下调obfA的表达

图片来源：https://doi.org/10.1002/jev2.12507

全面的分子研究揭示了ObfA是HapR活性的负调节因子。HapR是生物膜形成和毒力的有效抑制因子，它是生物膜形成和毒力的有效抑制因子，是生物膜形成和毒力的重要组成部分。一致地，obfA突变体不仅表现出减少的生物膜产量，而且还降低了定植适应性。令人惊讶的是，本研究还表明，ObfA并不通过标准的QS系统影响HapR，而是通过csr级联改变小调控rna CsrC和CsrD的表达。