アグロバクテリウム・ツメファシエンスのフェリチンは、鉄の恒常性と酸化ストレスの生存を調節することにより、完全なウイルス性に重要な役割を果たしています

Agrobacterium tumefaciens ferritins play an important role in full virulence through regulating iron homeostasis and oxidative stress survival.

• Jing Yang
• Xiaoyue Pan
• Yujuan Xu
• Yuan Li
• Nan Xu
• Zhiwei Huang
• Jingyang Ye
• Dawei Gao
• Minliang Guo

抄録

フェリチンは鉄貯蔵タンパク質の大家族であり、細菌や他の生物が鉄毒性を回避するために、また細胞質内の安全な鉄源として利用されています。植物病原体であるAgrobacterium tumefaciensは、2つのフェリチンをコードする遺伝子を持っています：atu2771とatu2477。atu2771は、Bfr-エンコード遺伝子（バクテリオフェリチン、Bfr）としてアノテーションされ、atu2477は、Dps-エンコード遺伝子（飢餓細胞からのDNA結合タンパク質、Dps）としてアノテーションされています。フェリチン欠乏がA.tumefaciensの鉄の恒常性、酸化ストレス耐性、病原性に及ぼす影響を調べるために、これら2つのフェリチンコード遺伝子の3つの欠失変異体（Δbfr、Δdps、およびbfr-dps二重欠失変異体ΔbdF）を構築した。2種類のフェリチンの欠乏は、鉄欠乏下および過剰下でのA.tumefaciensの生育に影響を及ぼすことがわかった。中等度の鉄が供給された場合、A.tumefaciensの成長はフェリチンの欠乏によって影響を受けない。フェリチンの欠乏はA.tumefaciensの細胞内の鉄蓄積を有意に減少させるが、鉄蓄積に対するBfr欠乏の影響はDps欠乏よりも深刻であり、二重変異体ΔbdFは細胞内鉄含有量が最も少ない。3つのフェリチン欠損変異体はすべて、野生型と比較して3mM H Oに対する耐性の低下を示した。3つのフェリチン欠損変異体のそれぞれによって誘発される腫瘍は、野生型よりも少なかった。フェリチン欠乏がA.tumefaciensの成長、鉄の恒常性、酸化ストレス耐性、腫瘍原性に及ぼす影響は、補体化によって逆転した。このことから、フェリチンは鉄の恒常性と酸化ストレス生存率を調節することにより、A.tumefaciensの発症に重要な役割を果たしていることが示唆された。

Ferritins are a large family of iron storage proteins, which are used by bacteria and other organisms to avoid iron toxicity and as a safe iron source in the cytosol. Agrobacterium tumefaciens, a phytopathogen, has two ferritin-encoding genes: atu2771 and atu2477. Atu2771 is annotated as a Bfr-encoding gene (Bacterioferritin, Bfr) and atu2477 as a Dps-encoding gene (DNA binding protein from starved cells, Dps). Three deletion mutants (Δbfr, Δdps, and bfr-dps double-deletion mutant ΔbdF) of these two ferritin-encoding genes were constructed to investigate the effects of ferritin deficiency on the iron homeostasis, oxidative stress resistance, and pathogenicity of A. tumefaciens. Deficiency of two ferritins affects the growth of A. tumefaciens under iron starvation and excess. When supplied with moderate iron, the growth of A. tumefaciens is not affected by the deficiency of ferritin. Deficiency of ferritin significantly reduces iron accumulation in the cells of A. tumefaciens, but the effect of Bfr deficiency on iron accumulation is severer than Dps deficiency and the double mutant ΔbdF has the least intracellular iron content. All three ferritin-deficient mutants showed a decreased tolerance to 3 mM H O in comparison with the wild type. The tumour induced by each of three ferritin-deficient mutants is less than that of the wild type. Complementation reversed the effects of ferritin deficiency on the growth, iron homeostasis, oxidative stress resistance, and tumorigenicity of A. tumefaciens. Therefore, ferritin plays an important role in the pathogenesis of A. tumefaciens through regulating iron homeostasis and oxidative stress survival.

© 2020 The Authors. Molecular Plant Pathology published by British Society for Plant Pathology and John Wiley & Sons Ltd.