Insights into the function of NWMN_0364/Pvr of Staphylococcus aureus, revealing a virulence regulatory protein

Bosselmann, Julia

doi:10.24355/dbbs.084-202110140949-0

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Insights into the function of NWMN_0364/Pvr of Staphylococcus aureus, revealing a virulence regulatory protein

English
German

The lifestyle of Staphylococcus aureus leads to skin infections, pneumonia, endocarditis, especially in immunocompromised patients. In addition, the ability of S. aureus to form biofilms and the increasing occurrence of antibiotic-resistant variants causes serious problems not only in hospitals.
In order to understand more about the virulence behaviour of S. aureus, proteins of unknown function offer new possibilities. In this study, the function of the previously hypothetical protein NWMN_0364 was analyzed. At the beginning there was only evidence that indicated a cell wall or virulence function. Using an infection assay, it could be shown that an S. aureus strain with a deletion mutation of the NWMN_0364 gene had a significantly reduced virulence. In order to find the reason for this reduced virulence, extracellular proteins were examined with a proteomic approach. This revealed that many virulence factors that are regulated by the SaeRS virulence regulation system were reduced in the deletion mutant. In addition, SaeP, the negative regulator of SaeRS, was less abundant in the mutant. This possible connection of NWMN_0364 with SaeRS was verified by transcription analyses, which showed that the transcripts of the sae operon and the virulence factors were reduced in the mutant. Interestingly, a co-immunoprecipitation experiment in vivo revealed evidence of an interaction between NWMN_0364 and SaeP. To confirm this interaction, recombinant proteins from SaeP and NWMN_0364 were used, which showed an interaction in vitro. Using cross-linking experiments, NWMN_0364 showed that it binds to SaeP mainly with the C-terminal PepSY domain.
Taken together, a hypothesis of the function of NWMN_0364 was created based on the experimental results of this study. NWMN_0364 is important for virulence activation through binding to SaeP and thus activation of the SaeRS system. Based on these findings, the protein NWMN_0364 was renamed “PepSY containing, virulence regulating protein” (Pvr).

Der Lebensstil von Staphylococcus aureus führt insbesondere bei immungeschwächten Patienten zu Hautinfektionen, Pneumonien, Endokarditis. Zudem verursacht die Fähigkeit von S. aureus Biofilme zu bilden und das zunehmende Vorkommen antibiotikaresistenter Varianten schwerwiegende Probleme nicht nur in Krankenhäusern.
Um mehr über das Virulenzverhalten von S. aureus zu verstehen bieten Proteine unbekannter Funktion neue Möglichkeiten. In dieser Arbeit wurde die Funktion des bisher hypothetischen Proteins NWMN_0364 analysiert. Es gab zu Beginn nur Hinweise, die auf eine Zellwand oder Virulenzfunktion hinwiesen. Mit Hilfe eines Infektionsassays konnte gezeigt werden, dass ein S. aureus Stamm mit einer Deletionsmutation des NWMN_0364 Gens eine deutlich verringerte Virulenz aufwies. Um den Grund für die verringerte Virulenz zu finden, wurden extrazelluläre Proteine? mit einem proteomischen Ansatz untersucht. Dieses ergab, dass viele Virulenzfaktoren, die durch das Virulenzregulationssystem SaeRS reguliert werden, in der Deletionsmutante reduziert waren. Darüber hinaus war SaeP, der negative Regulator von SaeRS, weniger abundant in der Mutante. Diese mögliche Verbindung von NWMN_0364 mit SaeRS wurde durch Transkriptionsanalysen verifiziert, welche zeigten, dass auch die Transkripte des sae Operons als auch der Virulenzfaktoren in der Mutante verringert waren. Interessanterweise ergab ein Co-Immunpräzipitationsexperiment in vivo Hinweise auf eine Interaktion zwischen NWMN_0364 und SaeP. Um diese Interaktion zu bestätigen, wurden rekombinante Proteine ??von SaeP und NWMN_0364 verwendet, die in vitro eine Interaktion zeigten. Unter Verwendung von Cross-linkingexperimenten zeigte NWMN_0364, dass es hauptsächlich mit der C-terminale PepSY-Domäne an SaeP bindet.
Zusammengenommen wurde eine Hypothese der Funktion von NWMN_0364 basierend auf den experimentellen Ergebnissen dieser Studie erstellt. NWMN_0364 ist wichtig für die Virulenzaktivierung durch Bindung an SaeP und damit Aktivierung des SaeRS-Systems. Basierend auf diesen Befunden wurde das Protein NWMN_0364 in „PepSY containing, virulence regulating protein“ (Pvr) umbenannt.