デオキシコラート中での増殖のプロテオミクスにより、野生型ヒト感染表現型に必要なシスチン輸送タンパク質としてのCj0025cが明らかになった

Proteomics of growth in deoxycholate reveals Cj0025c as a cystine transport protein required for wild-type human infection phenotypes.

• Lok Man
• Ashleigh L Dale
• William P Klare
• Joel A Cain
• Zeynep Sumer-Bayraktar
• Paula Niewold
• Nestor Solis
• Stuart J Cordwell

抄録

は食中毒性胃腸炎の主な原因となっています。ラベルベースの二次元液体クロマトグラフィーとタンデム質量分析法（LC-MS/MS）によるプロテオミクスは、0.1%デオキシコール酸ナトリウム（DOC、腸胆汁酸塩の成分）中での増殖に関連するタンパク質を同定し、データ非依存取得（DIA-SWATH-MS）によるシステム全体の検証を行いました。LC-MS/MSは1326個のタンパク質（予測プロテオームの約82％）を定量し、そのうち1104個はDIA-SWATH-MSによって追加の生物学的レプリケートで検証されました。そのうち1104個のタンパク質はDIA-SWATH-MSで検証された。誘導されたタンパク質は鞭毛の運動性や抗生物質耐性と関連しており、これらのタンパク質はDOCの運動性やポリミキシンBやシプロフロキサシンに対する耐性の増加と関連していた。また、DOCはヒトCaco-2細胞の接着性と浸潤性を増加させた。栄養輸送に関与するタンパク質の豊富さはDOCによって変化し、それぞれの炭素源の細胞内変化と一致していた。DOCは硫黄含有アミノ酸（システインとメチオニン）とジペプチドシスチン（Cys-Cys）の細胞内レベルを増加させ、これは酸化ストレスに対する抵抗力の低下とも相関していた。ＤＯＣ誘導輸送タンパク質は、細菌のＣｙｓ-Ｃｙｓ輸送体と配列類似性を有するＣｊ００２５ｃであった。(Δ)を欠失させると、プロテオームの変化が硫黄飢餓と一致し、侵入の減少、運動性の低下、非定型形態、抗菌性の増加、バイオフィルムの形成不良などの結果が得られた。標的メタボロミクスにより、Δは野生型と同等の既知のアミノ酸および有機酸基質を利用できることが示された。しかし、中程度のCys-Cysレベルは、野生型と比較してΔで維持された。毒性のあるCys-Cys模倣体（セレノシスチン）は野生型の成長を阻害したが、Δの運動性を回復させなかった。このデータは、Cj0025cがCys-Cysトランスポーターであることを確認し、他の種の相同タンパク質の命名法と一致するようにTcyPと命名したことを示している。

is a major cause of food-borne gastroenteritis. Proteomics by label-based two-dimensional liquid chromatography coupled to tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) identified proteins associated with growth in 0.1% sodium deoxycholate (DOC, a component of gut bile salts), and system-wide validation was performed by data-independent acquisition (DIA-SWATH-MS). LC-MS/MS quantified 1326 proteins (~82% of the predicted proteome), of which 1104 were validated in additional biological replicates by DIA-SWATH-MS. DOC resulted in a profound proteome shift with 512 proteins showing significantly altered abundance. Induced proteins were associated with flagellar motility and antibiotic resistance; and these correlated with increased DOC motility and resistance to polymyxin B and ciprofloxacin. DOC also increased human Caco-2 cell adherence and invasion. Abundances of proteins involved in nutrient transport were altered by DOC and aligned with intracellular changes to their respective carbon sources. DOC increased intracellular levels of sulfur-containing amino acids (cysteine and methionine) and the dipeptide cystine (Cys-Cys), which also correlated with reduced resistance to oxidative stress. A DOC induced transport protein was Cj0025c, which has sequence similarity to bacterial Cys-Cys transporters. Deletion of (Δ) resulted in proteome changes consistent with sulfur starvation, as well as attenuated invasion, reduced motility, atypical morphology, increased antimicrobial susceptibility and poor biofilm formation. Targeted metabolomics showed Δ was capable of utilizing known amino and organic acid substrates commensurate with wild-type. Medium Cys-Cys levels however, were maintained in Δ relative to wild-type. A toxic Cys-Cys mimic (selenocystine) inhibited wild-type growth, but not Δ Provision of an alternate sulfur source (2 mM thiosulfate) restored Δ motility. Our data confirm that Cj0025c is a Cys-Cys transporter that we have named TcyP consistent with the nomenclature of homologous proteins in other species.

Published under license by The American Society for Biochemistry and Molecular Biology, Inc.