Mediante el sistema de comunicación arbitrium, los bacteriófagos temperados son capaces de coordinar su ciclo vital, que oscila entre la lisis y la lisogenia. Para ello se creía que los fagos se hacen valer de dos proteínas, un activador transcripcional (AimR) y una molecula reguladora (AimP), para producir un pequeño RNA (aimX) que sería el encargado de modular el ciclo vital del fago mediante la inhibición de la lisogenia. En este artículo, utilizando como modelo el fago phi3T, se demuestra que AimR no actúa como activador transcripcional sino como un antiterminador. Mediante esta actividad se produce AimX, que ejercerá su función en forma de proteína y no de RNA como se creía. AimX, en acción coordinada con la proteína del phi3T_93 del fago, modulan el sistema toxina-antitoxina MazF-MazE de la bacteria hospedadora para así controlar el ciclo vital del fago.
Resumen
Phages can use a small-molecule communication arbitrium system to coordinate lysis–lysogeny decisions, but the underlying mechanism remains unknown. Here we determined that the arbitrium system in Bacillus subtilis phage phi3T modulates the bacterial toxin–antitoxin system MazE–MazF to regulate the phage life cycle. We show that phi3T expresses AimX and YosL, which bind to and inactivate MazF. AimX also inhibits the function of phi3T_93, a protein that promotes lysogeny by binding to MazE and releasing MazF. Overall, these mutually exclusive interactions promote the lytic cycle of the phage. After several rounds of infection, the phage-encoded AimP peptide accumulates intracellularly and inactivates the phage antiterminator AimR, a process that eliminates aimX expression from the aimP promoter. Therefore, when AimP increases, MazF activity promotes reversion back to lysogeny, since AimX is absent. Altogether, our study reveals the evolutionary strategy used by arbitrium to control lysis–lysogeny by domesticating and fine-tuning a phage-defence mechanism.
febrero 2024
Sobre el grupo investigador
El grupo del profesor Alberto Marina, ubicado en el Instituto de Biomedicina de Valencia (IBV-CSIC), investiga, mediante técnicas de biología estructural, biofisica y microbiología molecular, mecanismos de señalización y comunicación en el mundo microbiano, incluyendo sistemas de quorum sensing, entre los que destaca el sistema arbitrium y las proteínas RAP. Estos mecanismos de comunicación no solo están presentes en bacterias si no tambien en sus virus y otros elementos genéticos móviles, abriendo la posiblidad a la comunicación entre estos elemetos y sus hospedadores para coordinar respuestas a nivel de población. Para sus investigaciones el grupo se encuentra financiado por el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, la Unión Europea mediante un proyecto ERC-synergy y la Generalitat Valenciana.
Referencia del artículo
Zamora-Caballero, S., Chmielowska, C., Quiles-Puchalt, N. et al. Antagonistic interactions between phage and host factors control arbitrium lysis–lysogeny decision. Nat Microbiol 9, 161–172 (2024)
https://doi.org/10.1038/s41564-023-01550-4
