ファージ溶解と増殖におけるD29マイコバクテリオファージlysaエンドリシンのN末端ドメインの機能を解釈する

バクテリオファージによって生成されたエンドリシンは、新しく組み立てられたビリオンを放出するために、宿主細胞壁ペプチドグリカンを加水分解します。D29マイコバクテリオファージは、病原性マイコバクテリウム結核を含むマイコバクテリアに特に感染します。D29は、マイコバクテリア細胞壁ペプチドグリカンを加水分解するLysaエンドリシンをエンコードします。以前に、Lysaが2つの触媒ドメイン（N末端ドメイン[NTD]およびリゾチーム様ドメイン[LD]）とC末端細胞壁結合ドメイン（CTD）を抱えることを示しました。Mycobacteriophage BiologyにおけるLDとCTDの重要性は非常に詳細に検討されていますが、NTDはほとんど未開拓のままです。ここでは、D29生理学におけるNTDの重要性に対処するために、クリスピー産物を使用してD29ゲノムからNTDコード領域を削除することにより、NTD欠損D29（D29ΔNTD）を生成しました。D29ΔNTDが生存可能であるが、潜在期間が長く、バーストサイズとプラークサイズが著しく減少していることを示しています。D29ΔNTDを介した細胞溶解イベント中に、多数のファージが宿主に閉じ込められていることがわかりました。宿主細胞の溶解中の子孫ファージのこのような不十分な放出は、触媒活性LDを持っているにもかかわらず、d29ΔNtDによって生成されたNTD欠損Lysaが宿主細菌を効率的に溶解することができないことを強く示唆しています。したがって、Lysa NTDは子孫のビリオンの最適な放出に不可欠であり、それによって環境でのファージ生理学とファージの伝播において非常に重要な役割を果たすと結論付けています。

Endolysins produced by bacteriophages hydrolyze host cell wall peptidoglycan to release newly assembled virions. D29 mycobacteriophage specifically infects mycobacteria including the pathogenic Mycobacterium tuberculosis. D29 encodes LysA endolysin, which hydrolyzes mycobacterial cell wall peptidoglycan. We previously showed that LysA harbors two catalytic domains (N-terminal domain [NTD] and lysozyme-like domain [LD]) and a C-terminal cell wall binding domain (CTD). While the importance of LD and CTD in mycobacteriophage biology has been examined in great detail, NTD has largely remained unexplored. Here, to address NTD's significance in D29 physiology, we generated NTD-deficient D29 (D29∆NTD) by deleting the NTD-coding region from D29 genome using CRISPY-BRED. We show that D29∆NTD is viable, but has a longer latent period, and a remarkably reduced burst size and plaque size. A large number of phages were found to be trapped in the host during the D29∆NTD-mediated cell lysis event. Such poor release of progeny phages during host cell lysis strongly suggests that NTD-deficient LysA produced by D29∆NTD, despite having catalytically-active LD, is unable to efficiently lyse host bacteria. We thus conclude that LysA NTD is essential for optimal release of progeny virions, thereby playing an extremely vital role in phage physiology and phage propagation in the environment.