2成分システムCPXRAは、SSRAB規制オペロンに直接作用することにより、サルモネラ病原性島2を抑制します

サルモネラ病原性島2（SPI-2）の獲得は、サルモネラに宿主細胞内で生存して複製する能力を与えました。SPI-2に位置するSSRABビシストロニックオペロンは、SSRAB 2成分システム（TCS）をコードします。これは、この島の外側にあるSPI-2遺伝子と他の遺伝子の発現を誘導する中心的な陽性調節因子です。一方、CPXRAは、細胞エンベロープを乱すさまざまな刺激に応じて、多くの細菌の毒性遺伝子の発現を調節する2成分システムです。CPXRAシステムは、SPI-1レギュレータHILDの安定性を低下させることにより、SPI-1誘導条件下でSPI-1およびSPI-2遺伝子の発現を抑制することを以前に報告しました。ここでは、細胞内環境を模倣するSPI-2誘導条件下で、CPXRAはSSRAB調節オペロン上のリン酸化CPXR（CPXR-P）の直接的な作用によりSPI-2遺伝子の発現を抑制することを示します。CPXR-Pは、SSRAの上流に位置するプロモーターから近位および遠位に位置する2つの部位を認識しました。一貫して、CPXRAがマウスマクロファージ内のサルモネラエンテリカ血清型Typhimuriumの複製を減少させることがわかりました。したがって、我々の結果は、サルモネラの細胞内ライフスタイルに関与する追加のレギュレーターとしてCPXRAを明らかにし、サルモネラウイルス遺伝子の発現を制御する複雑な調節ネットワークに新しい層を追加します。重要性SPI-2は、マクロファージ内の生存と複製に不可欠な種Salmonella entericaの特徴であるタイプIII分泌システム（T3SS）をコードします。SPI-2遺伝子の発現は、2成分システムSSRABによって正に制御されます。ここでは、マクロファージ内のサルモネラの過成長を制御することに関与する規制メカニズムを決定しました。このメカニズムでは、外筋ストレスによって活性化される2成分システムであるCpXRAは、SSRAB調節オペロンの発現を直接抑制します。結果として、SSRAB標的遺伝子の発現が減少します。私たちの発見は、サルモネラの細胞内ライフスタイルに関与する新しいメカニズムを明らかにしています。これは、T3SS-2自体の合成として、サルモネラが宿主細胞内に面している細菌エンベロープの摂動を感じることが期待されています。

The acquisition of Salmonella pathogenicity island 2 (SPI-2) conferred on Salmonella the ability to survive and replicate within host cells. The ssrAB bicistronic operon, located in SPI-2, encodes the SsrAB two-component system (TCS), which is the central positive regulator that induces the expression of SPI-2 genes as well as other genes located outside this island. On the other hand, CpxRA is a two-component system that regulates expression of virulence genes in many bacteria in response to different stimuli that perturb the cell envelope. We previously reported that the CpxRA system represses the expression of SPI-1 and SPI-2 genes under SPI-1-inducing conditions by decreasing the stability of the SPI-1 regulator HilD. Here, we show that under SPI-2-inducing conditions, which mimic the intracellular environment, CpxRA represses the expression of SPI-2 genes by the direct action of phosphorylated CpxR (CpxR-P) on the ssrAB regulatory operon. CpxR-P recognized two sites located proximal and distal from the promoter located upstream of ssrA. Consistently, we found that CpxRA reduces the replication of Salmonella enterica serovar Typhimurium inside murine macrophages. Therefore, our results reveal CpxRA as an additional regulator involved in the intracellular lifestyle of Salmonella, which in turn adds a new layer to the intricate regulatory network controlling the expression of Salmonella virulence genes. IMPORTANCE SPI-2 encodes a type III secretion system (T3SS) that is a hallmark for the species Salmonella enterica, which is essential for the survival and replication within macrophages. Expression of SPI-2 genes is positively controlled by the two-component system SsrAB. Here, we determined a regulatory mechanism involved in controlling the overgrowth of Salmonella inside macrophages. In this mechanism, CpxRA, a two-component system that is activated by extracytoplasmic stress, directly represses expression of the ssrAB regulatory operon; as a consequence, expression of SsrAB target genes is decreased. Our findings reveal a novel mechanism involved in the intracellular lifestyle of Salmonella, which is expected to sense perturbations in the bacterial envelope that Salmonella faces inside host cells, as the synthesis of the T3SS-2 itself.