ハイスループットプロテオミクスは、脱分極したパリスター細胞の抗抗生物質回復を重要なタンパク質を識別します

細菌集団は、有害な状態を生き延びるために、説得者と呼ばれる表現型のバリアントを生成します。執行者は、ストレスが消えた後、抗生物質や環境を再栄養にすることに対して非常に寛容です。成長を再開するためには、執行者は永続的な状態から回復する必要がありますが、回復の背後にあるプロセスはほとんどとらえどころのないままです。これらのプロセスを解読することは、全体的にパリスター現象を理解するための不可欠なステップです。質量分析によるハイスループットプロテオミクスは、持続的なライフサイクルのあらゆる段階でパリスト生理学を評価するための貴重なツールであり、回復プロセスの理解に大きく貢献することが期待されています。本研究では、膜分解毒素TISBを過剰生産する大腸菌株は、高スループットプロテオミクスを使用することにより持続性のモデルとして確立されました。安定した同位体を含むアミノ酸（パルスシラック）によるTISBの標識は、いくつかのRPOS依存性タンパク質を含むアンピシリンに対する活発な翻訳反応を明らかにしました。標識フリーの定量的プロテオミクスによる抗抗生物質回復中のパリスタープロテオームのその後の調査により、回復プロセスを重要なタンパク質が特定しました。その中で、アルキルヒドロペルオキシドレダクターゼの成分であるAHPF、および外膜ポリンOMPFは、TISBの説得力の持続時間に影響を与えることがわかりました。TISBに依存しない説得者におけるAHPFとOMPFの役割を評価することで、回復プロセスに対する特定のタンパク質の重要性は、持続細胞の生理学的状態に強く依存することが示されました。私たちの研究は、脱力化細胞の回復の背後にある、偏心生理学とプロセスに関する重要な洞察を提供します。

Bacterial populations produce phenotypic variants called persisters to survive harmful conditions. Persisters are highly tolerant to antibiotics and repopulate environments after the stress has vanished. In order to resume growth, persisters have to recover from the persistent state, but the processes behind recovery remain mostly elusive. Deciphering these processes is an essential step toward understanding the persister phenomenon in its entirety. High-throughput proteomics by mass spectrometry is a valuable tool to assess persister physiology during any stage of the persister life cycle, and is expected to considerably contribute to our understanding of the recovery process. In the present study, an Escherichia coli strain, that overproduces the membrane-depolarizing toxin TisB, was established as a model for persistence by the use of high-throughput proteomics. Labeling of TisB persisters with stable isotope-containing amino acids (pulsed-SILAC) revealed an active translational response to ampicillin, including several RpoS-dependent proteins. Subsequent investigation of the persister proteome during postantibiotic recovery by label-free quantitative proteomics identified proteins with importance to the recovery process. Among them, AhpF, a component of alkyl hydroperoxide reductase, and the outer membrane porin OmpF were found to affect the persistence time of TisB persisters. Assessing the role of AhpF and OmpF in TisB-independent persisters demonstrated that the importance of a particular protein for the recovery process strongly depends on the physiological condition of a persister cell. Our study provides important insights into persister physiology and the processes behind recovery of depolarized cells.