A phage protein that inhibits the bacterial ATPase required for type IV pilus assembly

可抑制細菌第四型線毛組成所需ATPase之噬菌體蛋白

In-Young Chung, Hye-Jeong, Hee-Won Bae, and You-Hee Cho

PNAS 2014 111:31

Speaker: Beatrice Lin (林怡慈)                        Time: 14:00~15:00, Sep.24, 2014

Commentator: Dr. Lien-I Hor (何漣漪老師)       Place: Room 601

Abstract:

細菌的運動方式很多樣化，其中在綠膿桿菌中，它有特別的第四型線毛(Type IV pili)可以幫助細菌生長在表面時爬行，而此線毛對於綠膿桿菌的生物模形成與致病性是扮演很重要的角色 (1)。當細菌感染人的同時，也有噬菌體會感染細菌，感染細菌的噬菌體事實上分為兩種，一種是感染細菌後，藉細菌製造其蛋白質與核酸，當複製完成後，就會直接裂解掉細菌的暴裂型噬菌體(lytic phage)。而本篇研究的是喜歡lysogenize勝過殺死細菌的潛溶性噬菌體(temperate phage)，他會將遺傳物質嵌入細菌體內，與細菌染色體複製保留著，它可以選擇要走向lytic cycle or lysogenic cycle。很多的綠膿桿菌噬菌體，像是D3112和MP22，他們都需要細菌的第四型線毛所調控的抽動型運動(twitching motility)來進行感染。作者在先前的報導中指出，若是細菌先感染D3112，它可以阻擋MP22的二次感染，但反之卻不亦然 (2)。而在本篇的研究，作者透過比較D3112和MP22的全部基因組序列而定義出是D3112所表達的gp05蛋白，又稱為Tip，就是對抑制細菌抽動型運動和阻止同源性相斥(superinfection exclusion)的必須且充分條件。實驗藉由pull-down assay和MALDI-TOF MS分析出Tip是與第四型線毛中轉換ATP來幫助線毛形成的酵素-PilB有交互作用。接著作者進一步利用truncation analysis和bacterial two-hybrid assay發現是PilB中間四十個胺基酸區間與Tip作用。最後，作者發現Tip抑制PilB的能力造成第四型線毛無法在細菌表面形成，這是由於PilB的分布受了影響。總結來說，作者定義出根據抑制抽動型運動的同源性相斥方法，未來可能可以作為開發新穎抗細菌的策略。

References:

1.     Brüssow H, Canchaya C, Hardt WD. (2004) Phages and the evolution of bacterial pathogens: From genomic rearrangements to lysogenic conversion. Microbiol Mol Biol Rev. 68(3):560–602.

2.     Heo Y-J, Chung I-Y, Choi KB, Lau GW, Cho Y-H (2007) Genome sequence comparison and superinfection between two related Pseudomonas aeruginosa phages, D3112and MP22. Microbiology 153(Pt 9):2885–2895.