外膜タンパク質OMPWは、四次カチオン性化合物の排出に小さな多剤耐性タンパク質メンバーEMREに関与します

大腸菌では、小さな多剤耐性（SMR）トランスポータータンパク質EMREは、原形質膜のプロトン動機を介して、広範囲の毒性四紀陽イオン化合物（QCC）に対する耐性を付与します。生物学的に生成されたQCCは、細胞内のemre浸透圧性基質としても作用し、宿主のpH調節と浸透圧耐性に関与します。大腸菌EMREは最もよく特徴づけられたSMRメンバーの1つですが、グラム陰性菌の外膜（OM）を横切ってペリプラズムを輸送する基質がどのように輸送されるかは不明です。大腸菌EMREが正体不明のOMタンパク質（OMP）に依存してQCCの細胞外放出を完了するという仮説をテストしました。11のOMP候補をアルカリ表現型成長アッセイを使用してスクリーニングし、EMREを介したQCC流出におけるOMPの関与を特定しました。大腸菌の単一遺伝子欠損株は、アルカリ条件下で成長と救助の低下表現型を検出するために、EMREのプラスミドに耐えられたコピーで形質転換されました。11人の候補者のうち、ΔOMPW株のみが、PEMREで形質転換されたときに救助されたアルカリ成長耐性を示し、対応するタンパク質のemre浸透圧性排出液への関与を支持しました。OMPWおよびEMRE遺伝子を運ぶプラスミドの共発現は、大腸菌ΔOMPWおよびΔEMRE株に形質転換され、元のアルカリ性喪失の表現型を回復する機能的補完が示されました。PEMREおよびPOMPWプラスミドの修復された大腸菌ΔOMPWおよび野生型株のメチルViologen薬物耐性アッセイは、他のプラスミドの組み合わせよりも高い宿主薬物耐性を発見しました。この研究では、ポリンoMPWがOMを横断するEMRE特異的基質の流出に関与しているという仮説を確認しています。

In Escherichia coli, the small multidrug resistance (SMR) transporter protein EmrE confers host resistance to a broad range of toxic quaternary cation compounds (QCC) via proton motive force in the plasma membrane. Biologically produced QCC also act as EmrE osmoprotectant substrates within the cell and participate in host pH regulation and osmotic tolerance. Although E. coli EmrE is one of the most well-characterized SMR members, it is unclear how the substrates it transports into the periplasm escape across the outer membrane (OM) in Gram-negative bacteria. We tested the hypothesis that E. coli EmrE relies on an unidentified OM protein (OMP) to complete the extracellular release of its QCC. Eleven OMP candidates were screened using an alkaline phenotypic growth assay to identify OMP involvement in EmrE-mediated QCC efflux. E. coli single-gene deletion strains were transformed with plasmid-carried copies of emrE to detect reduced-growth and rescued-growth phenotypes under alkaline conditions. Among the 11 candidates, only the ΔompW strain showed rescued alkaline growth tolerance when transformed with pEmrE, supporting the corresponding protein's involvement in EmrE osmoprotectant efflux. Coexpression of plasmids carrying the ompW and emrE genes transformed into the E. coli ΔompW and ΔemrE strains demonstrated a functional complementation restoring the original alkaline loss-of-growth phenotype. Methyl viologen drug resistance assays of pEmrE and pOmpW plasmid-complemented E. coli ΔompW and wild-type strains found higher host drug resistance than with other plasmid combinations. This study confirms our hypothesis that the porin OmpW participates in the efflux of EmrE-specific substrates across the OM.