La co-expression avec la protéine chaperon CesT de sécrétion de type 3 issue d’E. coli entérohémorragique augmente l’accumulation de la protéine Tir recombinante dans les chloroplastes des végétaux
Citation
MacDonald, J., Miletic, S., Gaildry, T., Chin-Fatt, A. and Menassa, R. (2017) Co-expression with the Type 3 Secretion Chaperone CesT from Enterohemorrhagic E. coli Increases Accumulation of Recombinant Tir in Plant Chloroplasts. Front Plant Sci 8, 283.
Résumé en langage clair
L’agent pathogène E. coli, comme la souche O157:H7 qui cause des intoxications alimentaires dans la viande insuffisamment cuite ou dans l’eau non traitée, infecte ses hôtes par l’intermédiaire de ses systèmes de sécrétion de type 3 (T3SS). Le T3SS injecte dans la cellule hôte des protéines qui causent la mort cellulaire. Ces E. coli sont transportés chez les animaux et relâchés dans leurs excréments. Dans le but de produire un vaccin oral qui préviendrait la colonisation d’E. coli chez les animaux, nous avons exprimé des protéines associées aux T3SS dans les chloroplastes du tabac. Une de ces protéines, appelée Tir, ne s’est pas accumulée dans les chloroplastes. Nous avons formulé l’hypothèse que d’autres protéines d’E. coli qui aident cette protéine à s’accumuler en améliorant son repliement et sa stabilité doivent être absentes des chloroplastes. Ces protéines sont appelées chaperons, et les chaperons des T3SS ont déjà été identifiés. Nous avons donc coexprimé les protéines des T3SS avec des chaperons spécifiques de chaque protéine des T3SS. Nous avons constaté que la co-expression avec la protéine chaperon CesT ciblée sur le chloroplaste augmente considérablement l’accumulation de la protéine Tir. Cest a également aidé à maintenir des concentrations plus élevées de protéines Tir au fil du temps, ce qui indique que l’effet favorable de CesT sur l’accumulation de la protéine Tir n’est pas propre à un seul point temporel ou à des matières nouvelles. Ces résultats soulignent l’importance des chaperons natifs comme outils possibles pour la production de concentrations plus élevées de protéines recombinantes dans les végétaux et peuvent avoir des répercussions sur la compréhension des interactions entre les chaperons de T3SS et leurs substrats. En particulier, nos résultats mettent en évidence le potentiel des chaperons de T3SS d’accroître l’accumulation de protéines T3SS recombinantes dans les végétaux.
Résumé
L’agent pathogène Escherichia coli utilise des systèmes de sécrétion de type 3 (T3SS) pour infecter ses hôtes, et bon nombre de protéines de ces systèmes sont touchées par des protéines chaperons spécifiques des bactéries contenant des T3SS. Afin de mettre au point un vaccin recombinant contre E. coli entérohémorragique (EHEC), nous avons exprimé des protéines recombinantes des T3SS et des protéines connexes à partir de sérotypes d’EHEC prédominants dans les chloroplastes de Nicotiana. Nicotiana benthamiana a été transformé de façon transitoire pour exprimer les protéines Tir, NleA et EspD ciblées sur des chloroplastes à partir du sérotype O157:H7 d’EHEC; une fusion des protéines EspA à partir des sérotypes O157:H7 et O26:H11; et une fusion des épitopes de Tir (Tir ep) à partir des sérotypes O157:H7, O26:H11, O45:H2 et O111:H8. On a également élaboré et exprimé de façon transitoire des constructions de fusion de gènes rapporteurs GFP en C-terminal pour confirmer l’emplacement subcellulaire et quantifier les niveaux d’expression relatifs in situ. Les protéines recombinantes ont été exprimées conjointement avec les chaperons spécifiques de chaque protéine du T3SS dans le but d’augmenter leur accumulation dans le chloroplaste. Nous avons constaté que la co-expression avec la protéine chaperon CesT ciblée sur le chloroplaste augmente considérablement l’accumulation de la protéine Tir recombinante lorsque celle-ci est soit exprimée de façon transitoire dans le noyau et ciblée sur le chloroplaste de N. benthamiana, soit exprimée de façon stable dans Nicotiana tabacum transplastomique. La protéine CesT a également aidé à maintenir des concentrations plus élevées de protéines de fusion Tir:GFP au fil du temps, tant in vivo qu’ex vivo, ce qui indique que l’effet favorable de CesT sur l’accumulation de Tir n’est pas spécifique d’un seul point temporel ni des matières nouvelles. En revanche, les protéines chaperons CesT, CesAB, CesD et CesD2 des T3SS n’ont pas augmenté l’accumulation des protéines NleA:GFP, EspA:GFP ou EspD:GFP, ce qui suggère un fonctionnement différent de ces combinaisons de substrats-chaperons. CesT n’a pas augmenté l’accumulation de Tir-ep:GFP, ce qui peut être dû à l’absence du domaine de liaison CesT de cette protéine de fusion. La fusion à la protéine GFP a amélioré l’accumulation de la protéine Tir-ep par rapport à la protéine non fusionnée, mais pas pour les autres protéines recombinantes. Ces résultats soulignent l’importance des chaperons natifs et des fusions stabilisantes comme outils possibles pour la production de concentrations plus élevées de protéines recombinantes dans les végétaux et peuvent avoir des répercussions sur la compréhension des interactions entre les chaperons des T3SS et leurs substrats. En particulier, nos résultats mettent en évidence le potentiel des protéines chaperons des T3SS d’accroître l’accumulation de protéines des T3SS recombinantes dans les systèmes hétérologues.