RSI細菌浸潤スイッチのコンポーネントであるExor、Exos、およびCHVIの系統発生的共起は、Rhizobialesの自由生活と宿主侵入段階の間の遷移を調節する重要な適応メカニズムを示唆しています

細菌の共生生物と病原体はどちらも、宿主センシングメカニズムに依存して、宿主細胞への浸潤に必要な生合成経路を活性化します。グラム陰性細菌sinorhizobium melilotiは、そのRSI（Exor-Exos-CHVI）浸潤スイッチに依存して、宿主の侵入に必要な脱毛炭化糖であるコキノグリカンの生産をオンにします。最近の全ゲノムシーケンスの取り組みは、他の多くの共生および病原性細菌におけるRSI様浸潤スイッチの推定成分を明らかにしています。一般的な浸潤スイッチの存在の可能性を調査するために、90を超えるプロテオバクテリアゲノムにおけるオーソロガスエクソール、EXOS、およびCHVIトリプルタイトセットの系統発生調査を実施しました。我々の分析は、RSI侵略スイッチの機能的オーソログは、多数の侵襲的種を特徴とする順序であるが、順序の密接な親relativeではそうではない順序で共存することを示唆している。系統発生分析とアルファプロテオバクテリアの3つのタンパク質のオーソロガスセットの再構築により、根虫特異的遺伝子シンテニーおよび合同RSI進化の歴史が確認されています。進化分析により、動物菌または植物菌のいずれかに特異的に相関する部位固有の置換がさらに明らかになりました。1つの特殊な遺伝子の系統が制限された保存は、それ自体が種の適応の兆候です。ただし、この単一のシグナル伝達経路内のすべての相互作用パートナーのオーソロガス系統発生共起は、RSIスイッチの開発が重要な適応メカニズムであることを強く示唆しています。もともとS. melilotiに見られるRSI浸潤スイッチは、根虫虫の特徴であり、潜在的には、病原性細菌種による宿主の浸潤を制御することを標的とする可能性のある保存された重要な活性化ステップです。

Both bacterial symbionts and pathogens rely on their host-sensing mechanisms to activate the biosynthetic pathways necessary for their invasion into host cells. The Gram-negative bacterium Sinorhizobium meliloti relies on its RSI (ExoR-ExoS-ChvI) Invasion Switch to turn on the production of succinoglycan, an exopolysaccharide required for its host invasion. Recent whole-genome sequencing efforts have uncovered putative components of RSI-like invasion switches in many other symbiotic and pathogenic bacteria. To explore the possibility of the existence of a common invasion switch, we have conducted a phylogenomic survey of orthologous ExoR, ExoS, and ChvI tripartite sets in more than ninety proteobacterial genomes. Our analyses suggest that functional orthologs of the RSI invasion switch co-exist in Rhizobiales, an order characterized by numerous invasive species, but not in the order's close relatives. Phylogenomic analyses and reconstruction of orthologous sets of the three proteins in Alphaproteobacteria confirm Rhizobiales-specific gene synteny and congruent RSI evolutionary histories. Evolutionary analyses further revealed site-specific substitutions correlated specifically to either animal-bacteria or plant-bacteria associations. Lineage restricted conservation of any one specialized gene is in itself an indication of species adaptation. However, the orthologous phylogenetic co-occurrence of all interacting partners within this single signaling pathway strongly suggests that the development of the RSI switch was a key adaptive mechanism. The RSI invasion switch, originally found in S. meliloti, is a characteristic of the Rhizobiales, and potentially a conserved crucial activation step that may be targeted to control host invasion by pathogenic bacterial species.