グループB連鎖球菌におけるシアリダーゼの進化的不活性化

グループB Streptococcus（GBS）は、新生児の細菌性敗血症と髄膜炎の主な原因です。GBSは、ニューラミニダーゼ（シアリダーゼ）活性を有する肺炎球菌毒性因子ナナと相同性のタンパク質を持ち、血液脳関門の浸透を促進します。しかし、系統発生配列と酵素分析は、GBSナナオーソログがシアリダーゼ機能を失ったことを示しています。この区別のために、遺伝子とコード化されたタンパク質nona/nonaを指定します。ここでは、GBSの病因におけるNonA機能、およびGBSにおける活性肺炎球菌NANAの異種発現、シアリダーゼ機能を維持する潜在的なコストを通じて分析します。GBS野生型およびΔNONA株はシアリダーゼ活性を欠いていますが、GBSにおける肺炎球菌NANAの強制的な発現は、そのエキソポリサッカチャイドカプセルで末端シアル酸の分解を誘発しました。Nonaの削除は、GBS-Wholeの血液生存または脳微小血管浸潤を変化させませんでした。しかし、GBSにおける肺炎球菌NANAの強制的な発現は、細菌のカプセルから末端シアル酸残基を除去し、ヒトの血液中の細菌の増殖とマウス感染時にin vivoで細菌の増殖を制限しました。肺炎球菌ナナを発現するGBSは、ヒト脳微小血管内皮細胞の浸潤を増加させました。したがって、我々は、ノンAが失われた酵素活性を、効果的な生存因子であるシアリル化エキソポリサッカ糖カプセルの保存を可能にすると仮定します。

Group B Streptococcus (GBS) is a leading cause of bacterial sepsis and meningitis in newborns. GBS possesses a protein with homology to the pneumococcal virulence factor, NanA, which has neuraminidase (sialidase) activity and promotes blood-brain barrier penetration. However, phylogenetic sequence and enzymatic analyses indicate the GBS NanA ortholog has lost sialidase function - and for this distinction we designate the gene and encoded protein nonA/NonA. Here we analyze NonA function in GBS pathogenesis, and through heterologous expression of active pneumococcal NanA in GBS, potential costs of maintaining sialidase function. GBS wild-type and ΔnonA strains lack sialidase activity, but forced expression of pneumococcal NanA in GBS induced degradation of the terminal sialic acid on its exopolysaccharide capsule. Deletion of nonA did not change GBS-whole blood survival or brain microvascular cell invasion. However, forced expression of pneumococcal NanA in GBS removed terminal sialic acid residues from the bacterial capsule, restricting bacterial proliferation in human blood and in vivo upon mouse infection. GBS expressing pneumococcal NanA had increased invasion of human brain microvascular endothelial cells. Thus, we hypothesize that nonA lost enzyme activity allowing the preservation of an effective survival factor, the sialylated exopolysaccharide capsule.