The two-component system BvrR/BvrS regulates the expression of the Type IV secretion system VirB in Brucella abortus

Abstract

The pathogenesis of Brucella is related to the ability to multiply intracellularly, an event controlled by the two-component system BvrR/BvrS (TCS BvrRS) and the type IV secretion machinery VirB (T4SS VirB). We have hypothesized that the TCS BvrRS transcriptionally regulates the T4SS VirB. To test this hypothesis, we have compared the levels of VirB proteins in the wild-type strain Brucella abortus 2308 and mutant strains devoid of the sensor and regulator genes (bvrS and bvrR mutants, respectively). While the bvrR and bvrS mutants showed low levels of the VirB1, VirB5, VirB8, and VirB9 proteins, the same proteins were overexpressed in the bvrR mutant complemented with a plasmid carrying a functional bvrR gene. Quantitation of virB5 mRNA confirmed these data and indicated that the influence of the TCS BvrRS on the T4SS VirB occurs at the transcriptional level. The expression of the transcriptional activator VjbR also depended on the TCS BvrRS. In addition, we demonstrate a direct interaction between the promoter region of the VirB operon and the response regulator BvrR. Altogether these data demonstrate that the TCS BvrRS controls the expression of the T4SS VirB through direct and indirect mechanisms.La patogénesis de la Brucella está relacionada con la capacidad de multiplicarse intracelularmente, un evento controlado por el sistema de dos componentes BvrR/BvrS (TCS BvrRS) y la maquinaria de secreción de tipo IV VirB (T4SS VirB). Hemos formulado la hipótesis de que el TCS BvrRS regula transcripcionalmente el T4SS VirB. Para probar esta hipótesis, hemos comparado los niveles de proteínas VirB en la cepa silvestre Brucella abortus 2308 y en las cepas mutantes desprovistas de los genes sensores y reguladores (mutantes bvrS y bvrR, respectivamente). Mientras que los mutantes bvrR y bvrS mostraron bajos niveles de las proteínas VirB1, VirB5, VirB8 y VirB9, las mismas proteínas se sobreexpresaron en el mutante bvrR complementado con un plásmido portador de un gen bvrR funcional. La cuantificación del ARNm de virB5 confirmó estos datos e indicó que la influencia del TCS BvrRS en el T4SS VirB se produce a nivel transcripcional. La expresión del activador transcripcional VjbR también dependía del TCS BvrRS. Además, demostramos una interacción directa entre la región promotora del operón VirB y el regulador de respuesta BvrR. En conjunto, estos datos demuestran que el TCS BvrRS controla la expresión del T4SS VirB a través de mecanismos directos e indirectos.