表面誘発性の非対称プログラムは、Pseudomonas aeruginosaによる組織コロニー形成を促進します

日和見的なヒト病原体緑膿菌は、胆汁を一次アドヘシンとして使用して宿主の上皮を効果的に定着させます。ここでは、緑膿菌の宿主コロニー形成を強化する表面固有の非対称性毒性プログラムを明らかにします。P. aeruginosaが表面に遭遇すると、セカンドメッセンジャーC-Di-GMPの濃度が数秒以内に増加することを示します。これは、C-Di-GMP受容体FIMWの活性化を介してPILIアセンブリを刺激することにより、表面順守と病原性誘導につながります。表面付属の細菌は、非対称に分裂して、表面を閉じ込めて鞭打ちした運動性の子孫を生成して、表面を離れて遠くのサイト（スプレッダー）を植民地化するために表面を去ります。細胞分化は、鞭毛極に非対称的に位置するホスホジエステラーゼによって駆動され、それによって運動性子孫のC-Di-GMPレベルが低く維持されます。感染実験は、細胞の非対称性が感染症の拡大と組織の損傷を強く促進することを示しています。したがって、緑膿菌は、タッチシードアンドゴーと呼ばれる協調性毒性プログラムを通じて、表面のコロニー形成と感染伝播を促進します。

The opportunistic human pathogen Pseudomonas aeruginosa effectively colonizes host epithelia using pili as primary adhesins. Here we uncover a surface-specific asymmetric virulence program that enhances P. aeruginosa host colonization. We show that when P. aeruginosa encounters surfaces, the concentration of the second messenger c-di-GMP increases within a few seconds. This leads to surface adherence and virulence induction by stimulating pili assembly through activation of the c-di-GMP receptor FimW. Surface-attached bacteria divide asymmetrically to generate a piliated, surface-committed progeny (striker) and a flagellated, motile offspring that leaves the surface to colonize distant sites (spreader). Cell differentiation is driven by a phosphodiesterase that asymmetrically positions to the flagellated pole, thereby maintaining c-di-GMP levels low in the motile offspring. Infection experiments demonstrate that cellular asymmetry strongly boosts infection spread and tissue damage. Thus, P. aeruginosa promotes surface colonization and infection transmission through a cooperative virulence program that we termed Touch-Seed-and-Go.