A Type VI Secretion-Related Pathway in Bacteroidetes Mediates Interbacterial Antagonism

Alistair B. Russell, Aaron G. Wexler, Brittany N. Harding, John C. Whitney, Alan J. Bohn, Young Ah Goo, Bao Q. Tran, Natasha A. Barry, Hongjin Zheng, S. Brook Peterson, Seemay Chou, Tamir Gonen, David R. Goodlett, Andrew L. Goodman, and Joseph D. Mougous

Cell Host & Microbe 16, 227–236, August 13, 2014

Speaker: Meng-Ju Tsai (蔡孟儒)                                          Time: 15:00~16:00, Dec 03, 2014

Commentator: Dr. I-Hsiu Huang (黃一修 老師)         Place: Room 601

Abstract:

Bacteroidetes是細菌界分類中的一門革蘭氏陰性細菌，共生於人類及許多動物的消化系統中[1]。而Proteobacteria是大部分人類病原菌被歸類的一門，已有文獻指出Proteobacteria中的細菌會利用Type VI Secretion System (T6SS)來增加自己在生存環境中的競爭力，透過將一些毒力因子運輸到受體細胞 (recipient cell)，使受體細胞被抑制甚至死亡，達到增加自己在環境中生存機率[2, 3]。然而，同樣是革蘭氏陰性細菌的Bacteroidetes，在多微生物環境中生存的機制尚未清楚，因此作者假設，Bacteroidetes或許也是像Proteobacteria一樣，利用T6SS這套系統來對抗其他細菌，增加自己在環境中生存的機率。一開始，作者先在歸類於Bacteroidetes的三株菌：Bacteroides fagilis、Flavobacterium johnsoniae、Prevotella veroralis的基因序列中找到與Proteobacteria類似的基因序列，而這些序列能表現出T6SS相關的蛋白，例如：T6SS core ATPase、ClpV，以及主要的活性蛋白：TssB、TssC、TssE、TssF、TssG、TssK。接下來，作者從上面三株細菌中的F. Johnsoniae作為非同門的細菌間拮抗實驗的對象，並發現F. Johnsoniae利用T6SS釋放了具有將細胞裂解的蛋白：Flavobacterium type VI secretion effector 1 (Fte1)，達到抑制Burkholderia thailandensis和Pseudomonas putida。在進一步的實驗中發現，B. Fragilis有效的抑制了同樣是人類腸道菌卻缺乏T6SS的B. Thetaiotaomicron的生長與繁殖。總結以上，作者認為Bacteroidetes可以利用T6SS釋放抗細菌的蛋白，使自己在多微生物的環境中能與其他細菌競爭而存活下來，這樣的結果或許可以解釋為什麼人類的腸道正常菌群可以是抵抗病原菌的免疫系統的一環。

References:

1.         Lozupone, C.A., Stombaugh, J.I., Gordon, J.I., Jansson, J.K., and Knight, R. (2012). Diversity, stability and resilience of the human gut microbiota. Nature 489, 220–230.

2.         Braun V, Pilsl H, and Groß P. (1994). Colicins: structures, modes of actions, transfer through membranes, and evolution. Arch. Microbiol. 161:199–206

3.         Riley, M.A., and Wertz, J.E. (2002). Bacteriocins: evolution, ecology, and application. Annu. Rev. Microbiol. 56, 117–137.