セロバータイピにおける外膜ベシクル（OMV）の生合成に関与する遺伝子の同定

Identification of Genes Involved in Biogenesis of Outer Membrane Vesicles (OMVs) in Serovar Typhi.

• Jan Nevermann
• Andrés Silva
• Carolina Otero
• Diego P Oyarzún
• Boris Barrera
• Fernando Gil
• Iván L Calderón
• Juan A Fuentes

抄録

外膜小胞（OMV）は、グラム陰性菌の細胞膜から放出されるナノサイズのプロテオリポソームである。OMVは通常、毒素や酵素などの因子を含んでおり、細菌の間では一般化した進化的に保存されたデリバリーシステムと考えられてきたプロセスにおいて、ビヒクルとして使用されています。さらに、OMVはワクチンのような生体分子の送達を必要とするバイオテクノロジーの応用にも利用できることから、その研究の重要性が指摘されています。ヒトの腸チフスの原因菌であるTyphi（Typhi）がOMVを介して毒素（HlyEなど）を送達することは知られているが、この血清ウイルスにおけるOMVの生合成の遺伝的決定因子を明らかにした報告はない。本研究では、TyphiのOMV生合成に関与する遺伝子を同定することを目的として、15,000個のランダム挿入変異体をスクリーニングし、HlyEの分泌量を増加させた。その結果、HlyE分泌の増加を決定する9個のTyphi遺伝子（一般的には遺伝子と呼ばれる）がOMVの生合成にも関与していることがわかった。その遺伝子は、（エンベロープ安定性）、（LPS合成）、（）、（ペプチドグリカンの合成とリモデリング）、（ストレスセンサーセリンエンドペプチダーゼ）、（グローバル転写調節因子）に対応していた。その結果、Typhi Δ変異体は、比較的良好なエンベロープインテグリティを持つ機能性タンパク質を分泌しやすいことが明らかになった。さらに、Zzz遺伝子がOMVの生合成に関与し、OMVサイズ分布、OMV収量、OMVタンパク質カーゴのような異なる特性を調節していることを示した。

Outer membrane vesicles (OMVs) are nano-sized proteoliposomes discharged from the cell envelope of Gram-negative bacteria. OMVs normally contain toxins, enzymes and other factors, and are used as vehicles in a process that has been considered a generalized, evolutionarily conserved delivery system among bacteria. Furthermore, OMVs can be used in biotechnological applications that require delivery of biomolecules, such as vaccines, remarking the importance of their study. Although it is known that serovar Typhi ( Typhi), the etiological agent of typhoid fever in humans, delivers toxins (e.g., HlyE) via OMVs, there are no reports identifying genetic determinants of the OMV biogenesis in this serovar. In the present work, and with the aim to identify genes participating in OMV biogenesis in Typhi, we screened 15,000 random insertion mutants for increased HlyE secretion. We found 9 Typhi genes (generically called genes) determining an increased HlyE secretion that were also involved in OMV biogenesis. The genes corresponded to , and (envelope stability), and (LPS synthesis), (), (synthesis and remodeling of peptidoglycan), (stress sensor serine endopeptidase) and (global transcriptional regulator). We found that Typhi Δ mutants were prone to secrete periplasmic, functional proteins with a relatively good envelope integrity. In addition, we showed that zzz genes participate in OMV biogenesis, modulating different properties such as OMV size distribution, OMV yield and OMV protein cargo.