アルギニン生合成に関与する新規遺伝子argJの同定

黄色ブドウ球菌は、腹膜炎、心内膜炎、膿瘍、骨髄炎、慢性創傷感染などの急性および再発性持続感染を引き起こす可能性があります。持続性疾患を治療するための効果的な治療法が最重要です。ただし、黄色ブドウ球菌の持続性のメカニズムはよく理解されていません。この研究では、S. aureus USA300のトランスポゾン挿入変異体ライブラリーに対して包括的で公平なハイスループット変異体スクリーンを実行し、アルギニン生合成経路におけるアセチルトランスフェラーゼをコードするArgJの役割に焦点を当てました。複数の薬物とストレスを使用した沈黙の形成において。遺伝的補完とアルギニンの補給は、Argjトランスポゾン挿入変異体の持続性を回復しましたが、Argjタンパク質の活性部位での変異の生成は持続性の欠陥を引き起こしました。定量的RT-PCR分析により、ARGオペロンでコードされた遺伝子は、薬物ストレス条件下および定常期培養下で過剰発現されていることが示されました。さらに、Argj変異体は、マウスとC. elegansの両方で毒性を減衰させていました。私たちの研究は、黄色ブドウ球菌のアルギニン代謝によって媒介される持続性の新しいメカニズムを特定しています。これらの発見は、黄色ブドウ球菌の持続性のメカニズムに関する新しい洞察を提供するだけでなく、持続性S. aureus感染のより効果的な治療を開発するのに役立つ新しい治療標的を提供します。

Staphylococcus aureus can cause both acute and recurrent persistent infections such as peritonitis, endocarditis, abscesses, osteomyelitis, and chronic wound infections. Effective therapies to treat persistent disease are paramount. However, the mechanisms of S. aureus persistence are poorly understood. In this study, we performed a comprehensive and unbiased high-throughput mutant screen against a transposon-insertion mutant library of S. aureus USA300 and focused on the role of argJ encoding an acetyltransferase in the arginine biosynthesis pathway, whose transposon insertion caused a significant defect in persister formation using multiple drugs and stresses. Genetic complementation and arginine supplementation restored persistence in the argJ transposon insertion mutant while generation of mutations on the active site of the ArgJ protein caused a defect in persistence. Quantitative RT-PCR analysis showed that the genes encoded in the arg operon were over-expressed under drug stressed conditions and in stationary phase cultures. In addition, the argJ mutant had attenuated virulence in both mouse and C. elegans. Our studies identify a new mechanism of persistence mediated by arginine metabolism in S. aureus. These findings provide not only novel insights about the mechanisms of S. aureus persistence but also offer novel therapeutic targets that may help to develop more effective treatment of persistent S. aureus infections.