Spy-dependent pathogenic mechanism identified by comparative secretome investigation of Salmonella Typhimurium

Abstract

Protein secretion into the extracellular space during bacterial pathogenesis is crucial to bacterial metabolism. Chaperones are proteins that play important roles in stabilizing and activating proteins such as folding, loosening, binding, and membrane permeation of other proteins. Among them, Spy (spheroplast protein y) is known as a chaperone protein expressed in the periplasm when it is in the spheroplast state formed by the partial removal of the cell wall of the gram-negative Escherichia coli or when exposed to protein denaturation conditions. Structural studies Spy preview predict that it may be helpful in the proper folding of a wide range of proteins in the bacterial periplasm. However, the physiological relevance of Spy to bacterial pathogens remains unknown. In this study, we will show through analysis of secreted proteins that Spy is necessary for the pathogenesis of Salmonella enterica serovar Typhimurium. The expression of Salmonella pathogenicity islands 1 and 2 (SPI-1 and SPI-2) through the Salmonella strain with the spy mutation was analyzed. There was a decrease in the secretory protein necessary for the formation of SIF (Salmonella induced filament) necessary for the proliferation. This indicates that Spy not only helps folding of other proteins, but also affects membrane permeability of secreted proteins and is necessary for the pathogenesis.|세균의 숙주 동물에 대한 병원성 발병 과정에서 세포 외 공간으로의 단백질 분비는 세균 대사에 있어서 필수적인 과정이다. 샤페론은 다른 단백질의 접힘, 풀림, 결합 그리고 단백질의 막 투과와 같은 단백질의 안정화와 활성화를 돕는 중요한 역할을 하는 단백질이다. 그 중 Spy (spheroplast protein y)는 그람 음성균인 Escherichia coli 의 세포벽의 부분적 제거에 의해 형성되는 스페로플라스트 상태일 때 또는 단백질 변성 조건에 노출 된 경우 주변세포질에서 발현되는 샤페론 단백질로 알려져 있다. 그리고 Spy에 대한 구조 연구는 세균성 주변세포질에서 광범위한 단백질의 적절한 접힘에 대한 도움을 줄 수 있다고 예측한다. 그러나 세균성 병원체에 대한 Spy의 생리적 연관성은 아직 밝혀지지 않았다. 이 연구에서는 Spy가 Salmonella enterica serovar Typhimurium의 발병기전에 필요하다는 것을 분비된 단백질의 분석을 통해 보여주려고 한다. spy 돌연변이 균주를 갖는 Salmonella 균주를 통해 Salmonella pathogenicity islands 1 and 2 (SPI-1 and SPI-2)의 발현 조건에서 분비 단백질을 분석한 결과 SPI-1 조건에서는 단순히 Flagella의 변화가 있었고 SPI-2 조건에서는 Salmonella의 증식에 있어서 필요한 Sifs(Salmonella-induced filaments)의 형성에 필요한 분비 단백질의 감소가 있었다. 이를 통해 Spy가 단순히 다른 단백질의 접힘에 도움을 주는 것뿐만 아니라 분비 단백질의 막 투과에도 영향을 미쳐 발병기전에 필요하다는 것을 보여준다.