The intracellular survival strategy of pathogenic bacteria via post-translational modification of host v-SNARE protein

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K07477
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 49050:Bacteriology-related
• Research Institution: Gifu University
• Principal Investigator: Kitao Tomoe 岐阜大学, 大学院医学系研究科, 助教 (80462787)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 細菌感染 / レジオネラ / 細胞内寄生 / ユビキチン / 翻訳後修飾 / SNARE

Outline of Final Research Achievements

The intracellular pathogenic bacterium Legionella manipulates host vesiclular trafficking to establish their replicative niche called Legionella-containing vacuole (LCV) by translocating virulent proteins known as effectors into host cells using a dot/icm type IV secretion apparatus. In this study, we identified a Legionella effector, LpgX, which ubiquitinates a host v-SNARE in the early stage of Legionella infection. The LpgX was found to conjugate ubiquitin to a serine residue of v-SNAREs by unconventional mechanism that is different from the usual eukaryotic ubiquitination. Ubiquitination of v-SNAREs by LpgX enhances to the formation of noncanonical SNARE pairing with t-SNARE derived from host plasma membrane, and promotes the recruitment of v-SNAREs onto LCVs during infection.

Free Research Field

細菌学、生化学、細胞生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

申請者はこれまでにレジオネラ感染初期にLCVの成熟に寄与する宿主v-SNAREがユビキチン修飾され、感染後期にレジオネラエフェクターLotBによってその修飾が解除されることを見出したが、この一連の翻訳後修飾の意義や機序は不明であった。本研究から、病原細菌レジオネラは宿主感染時にLpgXとLotBによる可逆的な翻訳後修飾により宿主v-SNAREをハイジャックし、LCVの成熟化における膜融合に役立てていることが明らかとなった。本研究成果は、レジオネラ感染を防御するための重要な手がかりを得るために役立つと考えられる。