菌体の細胞壁成長を促進する因子であるRgsタンパク質とトルパルシステムが相互作用して細胞分裂を促進することを明らかにした

Tol-Pal System and Rgs Proteins Interact to Promote Unipolar Growth and Cell Division in Sinorhizobium meliloti.

• Elizaveta Krol
• Hamish C L Yau
• Marcus Lechner
• Simon Schäper
• Gert Bange
• Waldemar Vollmer
• Anke Becker

抄録

は、アルファプロテオバクテリウム属に属する細菌で、細胞分裂によって生成された新しい細胞極で細胞壁を伸長させる。これまでに特徴づけられた極性成長因子RgsPとRgsMのタンパク質相互作用相手をスクリーニングすることで、Tol-Pal系の内膜成分（TolQとTolR）と機能未知の新規Rgs（根粒成長とセプテーション）タンパク質を同定した。TolQ、Pal、およびRgsEを除くすべてのRgsタンパク質は、細胞の成長に不可欠であった。Rgsタンパク質のうち、TolQ、Palの6つは、細胞伸長期には成長細胞極に、前駆細胞では隔壁に局在し、3つのRgsタンパク質は成長細胞極のみに局在していた。FtsN様タンパク質RgsSは、保存されたSPORドメインを持ち、細胞分裂の初期段階で必須である。Tol-Palシステムの構成要素は、細胞分裂の後期に必要とされた。RgsEは成長極リングタンパク質GPRのホモログであり、正常な成長速度と棒状細胞の形状を維持するために重要な役割を果たしている。RgsDはペプチドグリカンと結合する能力を持つ細胞質周囲タンパク質である。Rgsタンパク質の系統分布を解析したところ、Rgsタンパク質は他のアルファプロテオバクテリア属に保存されており、他のアルファプロテオバクテリア属にはほとんど存在しないことが明らかになりました。細菌の細胞増殖には、細胞の成長と中隔形成、その後の細胞分裂が関与している。細菌は細胞増殖のために、さまざまな複雑なメカニズムを進化させてきた。棒状細菌の最も一般的な成長様式は、新しいペプチドグリカンを側壁に沿って分散して取り込むことによる細胞伸長である。棒状細菌の中には、アルファプロテオバクテリアを含む少数の棒状細菌が単極性に増殖するものがある。本研究では、Rgs（根粒菌増殖・分離）タンパク質を同定し、初期の特徴を明らかにした。Rgsタンパク質は、細胞分裂と一極性増殖に関与している。

is an alphaproteobacterium belonging to the Bacteria from this order elongate their cell wall at the new cell pole, generated by cell division. Screening for protein interaction partners of the previously characterized polar growth factors RgsP and RgsM, we identified the inner membrane components of the Tol-Pal system (TolQ and TolR) and novel Rgs (rhizobial growth and septation) proteins with unknown functions. TolQ, Pal, and all Rgs proteins, except for RgsE, were indispensable for cell growth. Six of the Rgs proteins, TolQ, and Pal localized to the growing cell pole in the cell elongation phase and to the septum in predivisional cells, and three Rgs proteins localized to the growing cell pole only. The putative FtsN-like protein RgsS contains a conserved SPOR domain and is indispensable at the early stages of cell division. The components of the Tol-Pal system were required at the late stages of cell division. RgsE, a homolog of the growth pole ring protein GPR, has an important role in maintaining the normal growth rate and rod cell shape. RgsD is a periplasmic protein with the ability to bind peptidoglycan. Analysis of the phylogenetic distribution of the Rgs proteins showed that they are conserved in and mostly absent from other alphaproteobacterial orders, suggesting a conserved role of these proteins in polar growth. Bacterial cell proliferation involves cell growth and septum formation followed by cell division. For cell growth, bacteria have evolved different complex mechanisms. The most prevalent growth mode of rod-shaped bacteria is cell elongation by incorporating new peptidoglycans in a dispersed manner along the sidewall. A small share of rod-shaped bacteria, including the alphaproteobacterial , grow unipolarly. Here, we identified and initially characterized a set of Rgs (rhizobial growth and septation) proteins, which are involved in cell division and unipolar growth of and highly conserved in Our data expand the knowledge of components of the polarly localized machinery driving cell wall growth and suggest a complex of Rgs proteins with components of the divisome, differing in composition between the polar cell elongation zone and the septum.

Copyright © 2020 Krol et al.