トランスアコニチン酸の遺伝子オペロンの遺伝的および生化学的特性、Bacillus thuringiensisからの新規レマチック化

トランスアコニ酸（TAA）は、アコニターゼによって合成されるトリカーボン酸サイクルの中間体であるシス - アコニチン酸（CAA）の異性体です。TAA産生は長年にわたって細菌や植物で検出されており、アコニターゼの強力な阻害剤であることが知られていますが、その生合成の起源とその活性の生理学的関連性は不明のままです。これらの質問の両方に関連する重要な情報を偶然発見しました。具体的には、多くのタンパク質毒性因子を抱える重要な線虫病原体であるBacillus thuringiensisからの新規の線虫因子の検索において、植物寄生線虫のメロイドギンのインコグニタに対する活性を示し、驚くほどTAAとして特定した高得点成分を発見しました。はるかに弱い線型効果を示したCAAとの比較は、TAAが毒性因子としてB. thuringiensisによって特異的に合成されることを示唆しました。毒性因子をコードすると予想されたプラスミドを欠く変異体の分析により、2つの遺伝子、TBRAとTBRBで構成されるTAA生合成関連（TBR）オペロンを分離することができました。それぞれイソメラーゼとTAAトランスポーター。TAA生合成遺伝子クラスターのバイオインフォマティクス分析により、TAA遺伝子と水平遺伝子導入に関連する転置可能な要素とB.脳細菌やその他のB. thuringiensis株全体の分布との関連性が明らかになり、TAAの一般的な役割が示唆されています。B.土壌環境に線虫が宿るセレウスグループ細菌。この研究は、TAAとTAA生合成経路の新しい生物活性を明らかにし、B。thuringiensisの病因によって採用された毒性因子の理解を改善し、線虫管理アプリケーションに潜在的な意味を提供します。

trans-Aconitic acid (TAA) is an isomer of cis-aconitic acid (CAA), an intermediate of the tricarboxylic acid cycle that is synthesized by aconitase. Although TAA production has been detected in bacteria and plants for many years and is known to be a potent inhibitor of aconitase, its biosynthetic origins and the physiological relevance of its activity have remained unclear. We have serendipitously uncovered key information relevant to both of these questions. Specifically, in a search for novel nematicidal factors from Bacillus thuringiensis, a significant nematode pathogen harboring many protein virulence factors, we discovered a high yielding component that showed activity against the plant-parasitic nematode Meloidogyne incognita and surprisingly identified it as TAA. Comparison with CAA, which displayed a much weaker nematicidal effect, suggested that TAA is specifically synthesized by B. thuringiensis as a virulence factor. Analysis of mutants deficient in plasmids that were anticipated to encode virulence factors allowed us to isolate a TAA biosynthesis-related (tbr) operon consisting of two genes, tbrA and tbrB We expressed the corresponding proteins, TbrA and TbrB, and characterized them as an aconitate isomerase and TAA transporter, respectively. Bioinformatics analysis of the TAA biosynthetic gene cluster revealed the association of the TAA genes with transposable elements relevant for horizontal gene transfer as well as a distribution across B. cereus bacteria and other B. thuringiensis strains, suggesting a general role for TAA in the interactions of B. cereus group bacteria with nematode hosts in the soil environment. This study reveals new bioactivity for TAA and the TAA biosynthetic pathway, improving our understanding of virulence factors employed by B. thuringiensis pathogenesis and providing potential implications for nematode management applications.