鞭毛剤は、Pseudomonas aeruginosaによるC-Di-GMP産生を刺激します

鞭毛の運動性は、多くの細菌における表面付着とバイオフィルム形成にとって重要です。緑膿菌およびその他の微生物における鞭毛運動の重要な調節因子は、環状ジグアニル酸（C-Di-GMP）です。このセカンドメッセンジャーの高レベルは、運動性を抑制し、バイオフィルム層を刺激します。C-di-GMPレベルは、2つの鞭毛ステーターセット、MotabとMotcdの局在に影響を与えることにより、緑膿菌の運動性を部分的に調節します。ここでは、C-Di-GMPがステーターの局在化に影響を与える可能性があるが、ステートルはC-Di-GMPレベルに影響を与える可能性があることを示しています。群れの運動運転ステーターMOTCが、ジグアニル酸シクラーゼSADCの膜貫通領域と物理的に相互作用することを実証します。さらに、この相互作用がSADC活性を刺激できることを実証します。MOTCDステーターセットがSADCと相互作用して、運動性に耐えられない条件下でC-Di-GMP産生を刺激するモデルを提案します。この規制は、C-Di-GMPシグナル伝達イベントがMOTCDステートルをモーターから解放するという肯定的なフィードバックループを意味します。次に、解放されたステートルはC-Di-GMP産生を刺激して、バイオフィルム成長モードを強化します。私たちの研究は、c-di-gmpと鞭毛機械との間の双方向相互作用を定義するのに役立ちます。バイオフィルム形成の初期段階での運動性を制御する細菌細胞の能力は、非モタイルのバイオフィルムライフスタイルへの移行に重要です。最近の研究は、運動性関連遺伝子の転写を制御し、運動機能を調節するなど、多くのメカニズムを介して運動性を制御するC-Di-GMPの能力を明確に実証しています。ここでは、モーター成分が順番にC-Di-GMPレベルに影響を与える可能性があるという証拠を提供します。モーター成分とC-Di-GMP合成機械間の通信により、細胞はバイオフィルム形成の初期イベント中に運動性を制御するための堅牢で敏感なスイッチングメカニズムを持つことができることを提案します。

Flagellar motility is critical for surface attachment and biofilm formation in many bacteria. A key regulator of flagellar motility in Pseudomonas aeruginosa and other microbes is cyclic diguanylate (c-di-GMP). High levels of this second messenger repress motility and stimulate biofilm formation. c-di-GMP levels regulate motility in P. aeruginosa in part by influencing the localization of its two flagellar stator sets, MotAB and MotCD. Here, we show that while c-di-GMP can influence stator localization, stators can in turn impact c-di-GMP levels. We demonstrate that the swarming motility-driving stator MotC physically interacts with the transmembrane region of the diguanylate cyclase SadC. Furthermore, we demonstrate that this interaction is capable of stimulating SadC activity. We propose a model by which the MotCD stator set interacts with SadC to stimulate c-di-GMP production under conditions not permissive to motility. This regulation implies a positive-feedback loop in which c-di-GMP signaling events cause MotCD stators to disengage from the motor; then disengaged stators stimulate c-di-GMP production to reinforce a biofilm mode of growth. Our studies help to define the bidirectional interactions between c-di-GMP and the flagellar machinery.IMPORTANCE The ability of bacterial cells to control motility during early steps in biofilm formation is critical for the transition to a nonmotile, biofilm lifestyle. Recent studies have clearly demonstrated the ability of c-di-GMP to control motility via a number of mechanisms, including through controlling transcription of motility-related genes and modulating motor function. Here, we provide evidence that motor components can in turn impact c-di-GMP levels. We propose that communication between motor components and the c-di-GMP synthesis machinery allows the cell to have a robust and sensitive switching mechanism to control motility during early events in biofilm formation.