中国沿岸地域から分離されたType III Secretion 1 エフェクター遺伝子の多様性

Type III Secretion 1 Effector Gene Diversity Among Isolates From Coastal Areas in China.

• Chao Wu
• Zhe Zhao
• Yupeng Liu
• Xinyuan Zhu
• Min Liu
• Peng Luo
• Yan Shi

抄録

120種以上の有効菌種を含むビブリオは、海洋・河口域に豊富に存在する多様な細菌群である。これらの細菌の中には、海洋動物やヒトの病原体として認識されているものもあり、その病原性メカニズムに注目が集まっています。多くのグラム陰性細菌では、III型分泌系（T3SS）が重要な病原性決定因子となっており、このシステムは、可変エフェクターを宿主サイトゾルに直接移動させて細胞応答を操作するものである。本研究では、中国の沿岸地域から分離された98株を含む26種110株を対象に、T3SS遺伝子クラスターの分布を最初に調べた。その結果、T3SS2遺伝子（T3SS2αおよびT3SS2β）ではなく、いくつかのT3SS1遺伝子（T3SS2αおよびT3SS2β）が4種の全菌株で普遍的に検出された。さらに、T3SS1陽性株のT3SS1遺伝子クラスター内のエフェクターコード領域を解析したところ、T3SS1のエフェクターは、4種間でも、異なる株間でも、その遺伝的組織に応じて異なることが明らかになった。重要なことは、細胞毒性アッセイの結果から、T3SS1 のエフェクターコード領域には、既知のエフェクターである VopS と同様の機能を発揮する可能性のある新規エフェクターである Afp17 が、一部の株および株で見出されたことである。最後に、T3SS1を介した細胞毒性の違いは、T3SS1のエフェクターの違いだけでなく、もう一つの前提条件である宿主細胞への初期接着能力にも依存していることが明らかになった。以上の結果は、T3SS1 エフェクターの多様性を明らかにし、種間の細胞毒性の違いをよりよく理解することに貢献している。

Vibrios, which include more than 120 valid species, are an abundant and diverse group of bacteria in marine and estuarine environments. Some of these bacteria have been recognized as pathogens of both marine animals and humans, and therefore, their virulence mechanisms have attracted increasing attention. The type III secretion system (T3SS) is an important virulence determinant in many gram-negative bacteria, in which this system directly translocates variable effectors into the host cytosol for the manipulation of the cellular responses. In this study, the distribution of the T3SS gene cluster was first examined in 110 strains of 26 different species, including 98 strains isolated from coastal areas in China. Several T3SS1 genes, but not T3SS2 genes (T3SS2α and T3SS2β), were universally detected in all the strains of four species, , and . The effector coding regions within the T3SS1 gene clusters from the T3SS1-positive strains were further analyzed, revealing that variations in the effectors of T3SS1 were observed among the four species, even between different strains in , according to their genetic organization. Importantly, Afp17, a potential novel effector that may exert a similar function as the known effector VopS in T3SS1-induced cell death, based on cytotoxicity assay results, was found in the effector coding region of the T3SS1 in some and strains. Finally, it was revealed that differences in T3SS1-mediated cytotoxicity were dependent not only on the variations in the effectors of T3SS1 but also on the initial adhesion ability to host cells, which is another prerequisite condition. Altogether, our results contribute to the clarification of the diversity of T3SS1 effectors and a better understanding of the differences in cytotoxicity among species.

Copyright © 2020 Wu, Zhao, Liu, Zhu, Liu, Luo and Shi.