Multiple Regulatory Mechanisms Control the Production of CmrRST, an Atypical Signal Transduction System in Clostridioides difficile.
Multiple Regulatory Mechanisms Control the Production of CmrRST, an Atypical Signal Transduction System in Clostridioides difficile.
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DOI：
10.1128/mbio.02969-21
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发表时间：
2021-02-22
期刊：
影响因子：
6.4
通讯作者：
Tamayo R
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Garrett EM;Mehra A;Sekulovic O;Tamayo R
艰难梭菌是一种肠道病原体，也是医院感染的主要原因，通过相位变异表现出广泛的表型异质性。信号转导系统 CmrRST 编码两种反应调节因子（CmrR 和 CmrT）和一种传感器激酶 (CmrS)，在动物模型中影响艰难梭菌细胞和集落形态、表面和游泳运动、生物膜形成和毒力。 CmrRST 通过位点特异性重组和“cmr 开关”的可逆反转而发生相位变化，并且 cmrRST 的表达也通过核糖开关受到环状二鸟苷酸 (c-di-GMP) 的调节。本研究的目的是确定 cmr 开关和 c-di-GMP 如何共同调节 cmrRST 表达。我们通过突变 cmr 开关侧翼右侧反向重复中的关键残基来生成“锁相”菌株。这些锁相 cmr-ON 和 -OFF 菌株的表型特征表明，它们不能分别在粗糙和光滑的菌落形态或其他 CmrRST 相关表型之间切换。对这些突变体中 c-di-GMP 水平的操作表明，c-di-GMP 促进 cmrRST 表达和相关表型，与 cmr 开关方向无关。我们鉴定了多个控制 cmrRST 转录的启动子，其中一个在 cmr 开关的 ON 方向内，另一个由 CmrR 正向自动调节。总体而言，这项工作揭示了控制 cmrRST 表达的复杂调控网络以及相位变化和 c-di-GMP 信号传导的独特交叉点。这些发现表明多种环境信号影响该信号转导系统的产生。
Clostridioides difficile, an intestinal pathogen and leading cause of nosocomial infection, exhibits extensive phenotypic heterogeneity through phase variation. The signal transduction system CmrRST, which encodes two response regulators (CmrR and CmrT) and a sensor kinase (CmrS), impacts C. difficile cell and colony morphology, surface and swimming motility, biofilm formation, and virulence in an animal model. CmrRST is subject to phase variation through site-specific recombination and reversible inversion of the “cmr switch,” and expression of cmrRST is also regulated by cyclic diguanylate (c-di-GMP) through a riboswitch. The goal of this study was to determine how the cmr switch and c-di-GMP work together to regulate cmrRST expression. We generated “phase-locked” strains by mutating key residues in the right inverted repeat flanking the cmr switch. Phenotypic characterization of these phase-locked cmr-ON and -OFF strains demonstrates that they cannot switch between rough and smooth colony morphologies, respectively, or other CmrRST-associated phenotypes. Manipulation of c-di-GMP levels in these mutants showed that c-di-GMP promotes cmrRST expression and associated phenotypes independently of cmr switch orientation. We identified multiple promoters controlling cmrRST transcription, including one within the ON orientation of the cmr switch and another that is positively autoregulated by CmrR. Overall, this work reveals a complex regulatory network that governs cmrRST expression and a unique intersection of phase variation and c-di-GMP signaling. These findings suggest that multiple environmental signals impact the production of this signaling transduction system.
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作者：
Blomfield, Ian;van der Woude, Marjan
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van der Woude, Marjan
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