Hai protein mới được tiết ra theo kiểu III của Xanthomonas campestris pv. vesicatoria được mã hóa trong hrp đảo độc tính

Journal of Bacteriology - Tập 184 Số 5 - Trang 1340-1348 - 2002
Laurent D. Noël1, Frank Thieme1, Dirk Nennstiel1, Ulla Bonas1
1Institut für Genetik, Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, D-06099 Halle (Saale), Germany

Tóm tắt

TÓM TẮT

Hệ thống tiết protein kiểu III Hrp (TTSS) là cần thiết cho tính gây bệnh của vi sinh vật gây bệnh thực vật Gram âm Xanthomonas campestris pv. vesicatoria. Phân tích độ đa hình chiều dài đoạn sao chép cDNA và phản ứng chuỗi polymerase phiên mã ngược đã xác định được các gen mới, được điều chỉnh bởi yếu tố điều hòa HrpG, trong các vùng rìa của cụm gen hrp . Phân tích chuỗi cho thấy có các gen mã hóa HpaG, một protein dự đoán có chứa repeate giàu leucine, protein HpaH giống lysozyme, và XopA cùng XopD, có trình tự tương tự như Hpa1 từ Xanthomonas oryzae pv. oryzae và PsvA từ Pseudomonas syringae , tương ứng. XopA và XopD ( Xanthomonas outer proteins) được tiết ra bởi TTSS Hrp của Xanthomonas và do đó đại diện cho các protein mục tiêu khả dĩ. Các đột biến trong xopA , nhưng không phải trong xopD , dẫn đến sự giảm sinh trưởng của vi khuẩn trong thực vật và sự phản ứng chậm của thực vật ở cả cây chủ nhạy cảm và kháng. Vì bộ điều hòa của xopD chứa một hộp hrp khả dĩ, đặc trưng cho các gen được điều chỉnh bởi hrpL trong P. syringaeErwinia spp., gen này có thể đã được tiếp nhận thông qua chuyển giao gen theo chiều ngang. Thú vị là, các vùng rìa của cụm gen hrp cũng chứa các trình tự chèn và các gen cho một transposase khả dĩ và một tRNA Arg . Những đặc điểm này cho thấy rằng cụm gen hrp của X. campestris pv. vesicatoria là một phần của hòn đảo độc tính.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

Alfano, J. R., A. O. Charkowski, W. L. Deng, J. L. Badel, T. Petnicki-Ocwieja, K. van Dijk, and A. Collmer. 2000. The Pseudomonas syringae Hrp pathogenicity island has a tripartite mosaic structure composed of a cluster of type III secretion genes bounded by exchangeable effector and conserved effector loci that contribute to parasitic fitness and pathogenicity in plants. Proc. Natl. Acad. Sci. USA97:4856-4861.

10.1128/jb.179.18.5655-5662.1997

Arlat, M., F. Van Gijsegem, J. C. Huet, J. C. Pernollet, and C. A. Boucher. 1994. PopA1, a protein which induces a hypersensitivity-like response on specific Petunia genotypes, is secreted via the Hrp pathway of Pseudomonas solanacearum. EMBO J.13:543-553.

Ausubel F. M. R. Brent R. E. Kingston D. D. Moore J. G. Seidman J. A. Smith and K. Struhl (ed.). 1996. Current protocols in molecular biology. John Wiley & Sons Inc. New York N.Y.

Ballvora, A., M. Pierre, G. van den Ackerveken, S. Schornack, O. Rossier, M. Ganal, T. Lahaye, and U. Bonas. 2001. Genetic mapping and functional analysis of the tomato Bs4 locus, governing recognition of the Xanthomonas campestris pv. vesicatoria AvrBs4 protein. Mol. Plant-Microbe Interact.14:629-638.

Basim, H., R. E. Stall, G. V. Minsavage, and J. B. Jones. 1999. Chromosomal gene transfer by conjugation in the plant pathogen Xanthomonas axonopodis pv. vesicatoria. Phytopathology89:1044-1049.

10.1128/jb.176.12.3646-3660.1994

Bogdanove, A., S. V. Beer, U. Bonas, C. A. Boucher, A. Collmer, D. L. Coplin, G. R. Cornelis, H.-C. Huang, S. W. Hutcheson, N. J. Panopoulos, and F. Van Gijsegem. 1996. Unified nomenclature for broadly conserved hrp genes of phytopathogenic bacteria. Mol. Microbiol.20:681-683.

Bonas, U., R. Schulte, S. Fenselau, G. V. Minsavage, B. J. Staskawicz, and R. E. Stall. 1991. Isolation of a gene-cluster from Xanthomonas campestris pv. vesicatoria that determines pathogenicity and the hypersensitive response on pepper and tomato. Mol. Plant-Microbe Interact.4:81-88.

Bonas, U., R. E. Stall, and B. Staskawicz. 1989. Genetic and structural characterization of the avirulence gene avrBs3 from Xanthomonas campestris pv. vesicatoria. Mol. Gen. Genet.218:127-136.

Cornelis, G. R., and F. Van Gijsegem. 2000. Assembly and function of type III secretory systems. Annu. Rev. Microbiol.54:735-774.

Daniels, M. J., C. E. Barber, P. C. Turner, M. K. Sawczyc, R. J. W. Byrde, and A. H. Fielding. 1984. Cloning of genes involved in pathogenicity of Xanthomonas campestris pv. campestris using the broad host range cosmid pLAFR1. EMBO J.3:3323-3328.

10.1073/pnas.77.12.7347

Escolar, L., G. Van den Ackerveken, S. Pieplow, O. Rossier, and U. Bonas. 2001. Type III secretion and in planta recognition of the Xanthomonas avirulence proteins AvrBs1 and AvrBsT. Mol. Plant Pathol.2:287-296.

Fenselau, S., I. Balbo, and U. Bonas. 1992. Determinants of pathogenicity in Xanthomonas campestris pv. vesicatoria are related to proteins involved in secretion in bacterial pathogens of animals. Mol. Plant-Microbe Interact.5:390-396.

Fenselau, S., and U. Bonas. 1995. Sequence and expression analysis of the hrpB pathogenicity operon of Xanthomonas campestris pv. vesicatoria which encodes eight proteins with similarity to components of the Hrp, Ysc, Spa, and Fli secretion systems. Mol. Plant-Microbe Interact.8:845-854.

10.1073/pnas.76.4.1648

Galán, J. E., and A. Collmer. 1999. Type III secretion machines: bacterial devices for protein delivery into host cells. Science284:1322-1328.

Gaudriault, S., L. Malandrin, J. P. Paulin, and M. A. Barny. 1997. DspA, an essential pathogenicity factor of Erwinia amylovora showing homology with AvrE of Pseudomonas syringae, is secreted via the Hrp secretion pathway in a DspB-dependent way. Mol. Microbiol.26:1057-1069.

Gelvin, S. B. 2000. Agrobacterium and plant genes involved in T-DNA transfer and integration. Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol.51:223-256.

Guénéron, M., A. C. Timmers, C. Boucher, and M. Arlat. 2000. Two novel proteins, PopB, which has functional nuclear localization signals, and PopC, which has a large leucine-rich repeat domain, are secreted through the Hrp-secretion apparatus of Ralstonia solanacearum. Mol. Microbiol.36:261-277.

Hacker, J., and J. B. Kaper. 2000. Pathogenicity islands and the evolution of microbes. Annu. Rev. Microbiol.54:641-679.

Huguet, E., and U. Bonas. 1997. hrpF of Xanthomonas campestris pv. vesicatoria encodes an 87-kDa protein with homology to NolX of Rhizobium fredii. Mol. Plant-Microbe Interact.10:488-498.

Huguet, E., K. Hahn, K. Wengelnik, and U. Bonas. 1998. hpaA mutants of Xanthomonas campestris pv. vesicatoria are affected in pathogenicity but retain the ability to induce host-specific hypersensitive reaction. Mol. Microbiol.29:1379-1390.

10.1128/jb.175.15.4859-4869.1993

Kamiunten, H. 1999. Isolation and characterization of virulence gene psvA on a plasmid of Pseudomonas syringae pv. eriobotryae. Ann. Phytopathol. Soc. Jpn.65:501-509.

Klement, Z. 1982. Hypersensitivity, p. 149-177. In M. S. Mount and G. H. Lacy (ed.), Phytopathogenic prokaryotes, vol. 2. Academic Press, New York, N.Y.

10.1128/jb.173.22.7142-7150.1991

Lee, J., D. F. Klessig, and T. Nürnberger. 2001. A harpin binding site in tobacco plasma membranes mediates activation of the pathogenesis-related gene hin1 independent of extracellular calcium but dependent on mitogen-activated protein kinase activity. Plant Cell13:1079-1093.

Lee, J., B. Klüsener, G. Tsiamis, C. Stevens, C. Neyt, A. P. Tampakaki, N. J. Panopoulos, J. Noller, E. W. Weiler, G. R. Cornelis, J. W. Mansfield, and T. Nürnberger. 2001. HrpZPsph from the plant pathogen Pseudomonas syringae pv. phaseolicola binds to lipid bilayers and forms an ion-conducting pore in vitro. Proc. Natl. Acad. Sci. USA98:289-294.

Lowe, T. M., and S. R. Eddy. 1997. tRNAscan-SE: a program for improved detection of transfer RNA genes in genomic sequence. Nucleic Acids Res.25:955-964.

Meinhardt, L. W., H. B. Krishnan, P. A. Balatti, and S. G. Pueppke. 1993. Molecular cloning and characterization of a sym plasmid locus that regulates cultivar-specific nodulation of soybean by Rhizobium fredii USDA257. Mol. Microbiol.9:17-29.

Mushegian, A. R., K. J. Fullner, E. V. Koonin, and E. W. Nester. 1996. A family of lysozyme-like virulence factors in bacterial pathogens of plants and animals. Proc. Natl. Acad. Sci. USA93:7321-7326.

Noël, L., F. Thieme, D. Nennstiel, and U. Bonas. 2001. cDNA-AFLP analysis unravels a genome-wide hrpG-regulon in the plant pathogen Xanthomonas campestris pv. vesicatoria. Mol. Microbiol.41:1271-1281.

Rossier, O., G. Van den Ackerveken, and U. Bonas. 2000. HrpB2 and HrpF from Xanthomonas are type III-secreted proteins and essential for pathogenicity and recognition by the host plant. Mol. Microbiol.38:828-838.

Rossier, O., K. Wengelnik, K. Hahn, and U. Bonas. 1999. The Xanthomonas Hrp type III system secretes proteins from plant and mammalian pathogens. Proc. Natl. Acad. Sci. USA96:9368-9373.

Schaffer, A. A., L. Aravind, T. L. Madden, S. Shavirin, J. L. Spouge, Y. I. Wolf, E. V. Koonin, and S. F. Altschul. 2001. Improving the accuracy of PSI-BLAST protein database searches with composition-based statistics and other refinements. Nucleic Acids Res.29:2994-3005.

10.1128/jb.174.3.815-823.1992

Staskawicz, B. J., D. Dahlbeck, N. Keen, and C. Napoli. 1987. Molecular characterization of cloned avirulence genes from race0 and race1 of Pseudomonas syringae pv. glycinea. J. Bacteriol.169:5789-5794.

Tatusova, T. A., and T. L. Madden. 1999. Blast 2 sequences--a new tool for comparing protein and nucleotide sequences. FEMS Microbiol. Lett.174:247-250.

Van den Ackerveken, G., E. Marois, and U. Bonas. 1996. Recognition of the bacterial avirulence protein AvrBs3 occurs inside the host plant cell. Cell87:1307-1316.

Vieira, J., and J. Messing. 1987. Production of single-stranded plasmid DNA. Methods Enzymol.153:3-11.

10.1128/jb.178.12.3462-3469.1996

10.1128/jb.178.4.1061-1069.1996

10.1128/JB.181.21.6828-6831.1999

White, F. F., B. Yang, and L. B. Johnson. 2000. Prospects for understanding avirulence gene function. Curr. Opin. Plant Biol.3:291-298.

Xiao Y. and S. W. Hutcheson. 1994. A single promoter sequence recognized by a newly identified alternate sigma factor directs expression of pathogenicity and host range determinants in Pseudomonas syringae . J. Bacteriol. 176: 3089-3091. (Erratum 176: 6158.)

10.1128/JB.182.7.1844-1853.2000