A Fluorescent Reporter Reveals On/Off Regulation of the Shigella Type III Secretion Apparatus during Entry and Cell-to-Cell Spread

Franc¸ ois-Xavier Campbell-Valois, Pamela Schnupf, Giulia Nigro, Martin Sachse, Philippe J. Sansonetti, and Claude Parsot

Cell Host & Microbe (15), 177–189, February 12, 2014

Speaker: Yi-Wen Liu (劉怡彣)                              Time: 14:00~15:00, Mar. 14, 2014

Commentator: Dr. Ching-Hao Teng (鄧景浩 老師)   Place: Room 601

Abstract

    許多格蘭氏陰性菌利用其所帶有的第三型分泌系統(type III secretion system, T3SS)將自身的蛋白注射到宿主細胞中，但檢測並監控感染後位於宿主細胞內的細菌其T3SS活性有許多困難，因此我們對於T3SS活性的調控機制所知甚少。本篇研究中所使用的菌株Shigella flexneri是一個蘭氏陰性病原菌，它會利用T3SS進入宿主的上皮細胞並造成細菌性痢疾，作者希望能利用其MxiE依賴性的啟動子(MxiE-dependent promoters)設計出一個以轉錄為基礎的分泌活性報導系統(transcription-based secretion activity reporters, TSARs)，在啟動子後表達一個快速成熟呈色的綠螢光蛋白(fast-maturing GFP)基因，以此去偵測S. flexneri的T3SS在樣本中是否有活化。他們發現T3SS在侵入細胞時活化，在寄主細胞的細胞質內呈現不活化，並且在由感染細胞傳遞入下一個細胞的時候再次活化；進一步分析發現，TSAR的訊號在失去移動能力的菌株(nonmotile bacteria)中表達量較野生株(wild type)低，但在能夠移動卻無法傳播進下個細胞的菌株(cell-to-cell spread defected strain)中表達卻很高，這個結果顯示在失去移動力的菌株中，TSAR仍然具有功能；最後作者發細菌傳遞過程中，在進入液泡(vacuole)以及突起結構(protrusions formed)時，其TSAR表達量最高。從這些結果來看， S. flexneri的T3SS在細胞內活化與否主要控制因子是細菌和細胞膜之間的物理接觸。因此作者下了結論，認為細菌的有一套嚴謹的調控系統控制其位於宿主細胞不同生態位(niche)時T3SS啟動或關閉。

References

1. Cornelis, G.R. (2006). The type III secretion injectisome. Nat. Rev. Microbiol. 4, 811–825.

2.     Kane, C.D., Schuch, R., Day, W.A., Jr., and Maurelli, A.T. (2002). MxiE regulates intracellular expression of factors secreted by the Shigella flexneri 2a type III secretion system. J. Bacteriol. 184, 4409–4419.