IV型ピリンPilAは、表面接着と細胞周期の開始を結合しています

The type IV pilin PilA couples surface attachment and cell-cycle initiation in .

• Luca Del Medico
• Dario Cerletti
• Philipp Schächle
• Matthias Christen
• Beat Christen

抄録

細菌がどのように表面をコロニー化し、細胞接着に応答して細胞周期の進行を制御しているのかを理解することは、基本的に重要である。ここで、我々は、トランスポゾンの配列決定と蛍光共鳴エネルギー移動（FRET）顕微鏡を併用して、細菌の表面センシングが細胞周期の開始をどのように駆動するかの分子機構を明らかにするために使用しています。 我々は、第二のメッセンジャー環状di-GMP（c-di-GMP）を介して細胞周期の開始に表面接触を結合する主要なシグナル伝達入力としてタイプIVピリンタンパク質PilAを同定した。ピリフィラメントが引っ込むと、内膜の単量体ピリン貯留層がPilAの17-アミノ酸膜貫通ヘリックスによって感知され、PleC-PleDの2成分シグナル伝達系が活性化され、細胞のc-di-GMPレベルが上昇し、細胞周期の開始がシグナルされる。我々は、PilAシグナル伝達配列を"cell-cycle initiating pilin"ペプチドのCIPと呼んでいる。化学的に合成されたCIPペプチドの添加は、細胞周期の進行を開始し、同時に表面付着を抑制する。IV型ピリンの広範な保存および宿主のコロニー化のための病原体におけるそれらの重要性は、CIPペプチド模倣薬が、表面感知を阻害し、バイオフィルム形成を防止し、持続的な感染を制御するための戦略を提供することを示唆している。

Understanding how bacteria colonize surfaces and regulate cell-cycle progression in response to cellular adhesion is of fundamental importance. Here, we use transposon sequencing in conjunction with fluorescence resonance energy transfer (FRET) microscopy to uncover the molecular mechanism for how surface sensing drives cell-cycle initiation in We identify the type IV pilin protein PilA as the primary signaling input that couples surface contact to cell-cycle initiation via the second messenger cyclic di-GMP (c-di-GMP). Upon retraction of pili filaments, the monomeric pilin reservoir in the inner membrane is sensed by the 17-amino acid transmembrane helix of PilA to activate the PleC-PleD two-component signaling system, increase cellular c-di-GMP levels, and signal the onset of the cell cycle. We termed the PilA signaling sequence CIP for "cell-cycle initiating pilin" peptide. Addition of the chemically synthesized CIP peptide initiates cell-cycle progression and simultaneously inhibits surface attachment. The broad conservation of the type IV pili and their importance in pathogens for host colonization suggests that CIP peptide mimetics offer strategies to inhibit surface sensing, prevent biofilm formation and control persistent infections.

Copyright © 2020 the Author(s). Published by PNAS.