<abstract xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml">Bacterial competition, defined as a local neighbour interactions, can lead to competitors coexistence, bacterial community self-organization or as travelling waves of species dominance in ecological niches. Bacteria have developed many mechanisms to communicate and compete. Kin discrimination mechanisms in bacterial populations allow species to distinguish a friend from a foe in bacterial environment. Type Vb and VI secretion systems (TVIbSS and TVISS) play crucial role in this phenomenon. A contact-dependent growth inhibition (CDI), primarily found in <italic>Escherichia coli</italic> strains, utilities CdiB/CdiA protein of type Vb secretion system, described also as two-partner secretion (TPS) system, to inhibit growth of non-kin strains, where cell contact is required. Presence of an intracellular small immunity protein (CdiI) protects <italic>E. coli</italic> cells from autoinhibition. Other bacterial competition system, primarily found in nodulation process of <italic>Rhizobium leguminosarum</italic> bv. <italic>Trifolii</italic> strain, engages type VI secretion system. The structure of TVISS is more complicated and comprises the series of proteins with structural homology to bacteriophage tail proteins and membrane proteins which builds the core of the system (Tss proteins). Meanwhile, other proteins of the TVISS was described as associated proteins (Tag proteins). Important proteins for TVISS are haemolysin coregulated protein (Hcp) which has hexameric, tubular structure and VgrG protein (valine-glycine repeat G) which play a dual role in the process: as a chaperone protein in secretion of effector toxin or/and as a secreted toxin itself. Despite the structural differences of both secretion systems they show functional homology in competition phenomenon and govern the social life of bacterial community.1. Introduction. 2. Contact-dependent growth inhibition. 2.1. Structure o CDI machinery. 2.2. Effectors of CDI system. 3. Type VI secretion system. 3.1. Structure of type VI secretion system. 3.2. Effectors of type VI secretion system. 4. Membership to polymorphic toxins system. 5. Role of the systems in bacterial biology. 6. Conclusions
</abstract>

Bacterial competition, defined as a local neighbour interactions, can lead to competitors coexistence, bacterial community self-organization or as travelling waves of species dominance in ecological niches. Bacteria have developed many mechanisms to communicate and compete. Kin discrimination mechanisms in bacterial populations allow species to distinguish a friend from a foe in bacterial environment. Type Vb and VI secretion systems (TVIbSS and TVISS) play crucial role in this phenomenon. A contact-dependent growth inhibition (CDI), primarily found in Escherichia coli strains, utilities CdiB/CdiA protein of type Vb secretion system, described also as two-partner secretion (TPS) system, to inhibit growth of non-kin strains, where cell contact is required. Presence of an intracellular small immunity protein (CdiI) protects E. coli cells from autoinhibition. Other bacterial competition system, primarily found in nodulation process of Rhizobium leguminosarum bv. Trifolii strain, engages type VI secretion system. The structure of TVISS is more complicated and comprises the series of proteins with structural homology to bacteriophage tail proteins and membrane proteins which builds the core of the system (Tss proteins). Meanwhile, other proteins of the TVISS was described as associated proteins (Tag proteins). Important proteins for TVISS are haemolysin coregulated protein (Hcp) which has hexameric, tubular structure and VgrG protein (valine-glycine repeat G) which play a dual role in the process: as a chaperone protein in secretion of effector toxin or/and as a secreted toxin itself. Despite the structural differences of both secretion systems they show functional homology in competition phenomenon and govern the social life of bacterial community.1. Introduction. 2. Contact-dependent growth inhibition. 2.1. Structure o CDI machinery. 2.2. Effectors of CDI system. 3. Type VI secretion system. 3.1. Structure of type VI secretion system. 3.2. Effectors of type VI secretion system. 4. Membership to polymorphic toxins system. 5. Role of the systems in bacterial biology. 6. Conclusions

TYPE VB AND VI SECRETION SYSTEMS AS COMPETITION AGENTS OF GRAM-NEGATIVE BACTERIA

Advancements of Microbiology

This work is licensed under the Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

<trans-abstract xml:lang="pl" xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml"><italic>Streszczenie</italic>: Konkurencja bakteryjna, zdefiniowana jako lokalne oddziaływania, może doprowadzić do koegzystencji konkurentów, samoorganizacji społeczności bakteryjnej lub rozkładu dominacji gatunków w niszach ekologicznych. Bakterie wykształciły wiele mechanizmów komunikacji i konkurencyjności. Dyskryminacja krewniacza pozwala gatunkom na rozróżnienie komórek krewniaczych od nie-spokrewnionych w środowisku bytowania. System sekrecji typu Vb oraz VI (SSTVb i TSSVI) odgrywają istotną rolę w tym zjawisku. System inhibicji wzrostu zależnej od kontaktu, odkryty w <italic>Escherichia coli</italic>, wykorzystuje białka CdiB/CdiA przynależne do SSTVb, opisywane również jako dwu-partnerski system sekrecji, do inhibicji wzrostu niespokrewnionych szczepów i wymaga kontaktu komórek. Obecność wewnątrzkomórkowej, małej proteiny immunoprotekcyjnej (CdiI) chroni komórki <italic>E. coli</italic> przed autoinhibicją. Inny system konkurencji bakteryjnej, początkowo opisany w procesie nodulacji <italic>Rhizobium leguminosarum</italic> bv. <italic>Trifolii</italic>, angażuje system sekrecji typu VI. Struktura TSSVI jest bardziej skomplikowana i zawiera w sobie szereg białek homologicznych do ogonka bakteriofagów i białek membranowych budujących rdzeń aparatury (białka Tss). Cześć białek wchodzących w skład TSSVI opisano jako białka akcesoryjne (białka Tag). Ważnymi dla funkcjonowania TSSVI są heksamery Hcp (<italic>haemolysin coregulated protein</italic>) oraz białka VgrG (<italic>valine-glycine repeat G</italic>), które odrywają podwójną rolę: białek chaperonowych dla sekrecji toksyn i/lub właściwych toksycznych efektorów. Pomimo znacznych różnic w budowie, oba przedstawione systemy wykazują homologiczną funkcję w zjawisku konkurencji i regulują interakcje społeczności bakteryjnych
1.Wstęp. 2. Inhibicja wzrostu zależna od kontaktu. 2.1. Budowa białkowej aparatury systemu CDI. 2.2. Efektory systemu CDI. 3. System sekrecji typu VI. 3.1. Budowa systemu sekrecji typu VI. 3.2. Efektory system sekrecji typu VI. 4. Przynależność do systemu polimorficznych toksyn. 5. Znaczenie systemów w biologii drobnoustrojów. 6. Podsumowanie</trans-abstract>

Streszczenie: Konkurencja bakteryjna, zdefiniowana jako lokalne oddziaływania, może doprowadzić do koegzystencji konkurentów, samoorganizacji społeczności bakteryjnej lub rozkładu dominacji gatunków w niszach ekologicznych. Bakterie wykształciły wiele mechanizmów komunikacji i konkurencyjności. Dyskryminacja krewniacza pozwala gatunkom na rozróżnienie komórek krewniaczych od nie-spokrewnionych w środowisku bytowania. System sekrecji typu Vb oraz VI (SSTVb i TSSVI) odgrywają istotną rolę w tym zjawisku. System inhibicji wzrostu zależnej od kontaktu, odkryty w Escherichia coli, wykorzystuje białka CdiB/CdiA przynależne do SSTVb, opisywane również jako dwu-partnerski system sekrecji, do inhibicji wzrostu niespokrewnionych szczepów i wymaga kontaktu komórek. Obecność wewnątrzkomórkowej, małej proteiny immunoprotekcyjnej (CdiI) chroni komórki E. coli przed autoinhibicją. Inny system konkurencji bakteryjnej, początkowo opisany w procesie nodulacji Rhizobium leguminosarum bv. Trifolii, angażuje system sekrecji typu VI. Struktura TSSVI jest bardziej skomplikowana i zawiera w sobie szereg białek homologicznych do ogonka bakteriofagów i białek membranowych budujących rdzeń aparatury (białka Tss). Cześć białek wchodzących w skład TSSVI opisano jako białka akcesoryjne (białka Tag). Ważnymi dla funkcjonowania TSSVI są heksamery Hcp (haemolysin coregulated protein) oraz białka VgrG (valine-glycine repeat G), które odrywają podwójną rolę: białek chaperonowych dla sekrecji toksyn i/lub właściwych toksycznych efektorów. Pomimo znacznych różnic w budowie, oba przedstawione systemy wykazują homologiczną funkcję w zjawisku konkurencji i regulują interakcje społeczności bakteryjnych
1.Wstęp. 2. Inhibicja wzrostu zależna od kontaktu. 2.1. Budowa białkowej aparatury systemu CDI. 2.2. Efektory systemu CDI. 3. System sekrecji typu VI. 3.1. Budowa systemu sekrecji typu VI. 3.2. Efektory system sekrecji typu VI. 4. Przynależność do systemu polimorficznych toksyn. 5. Znaczenie systemów w biologii drobnoustrojów. 6. Podsumowanie

SYSTEMY SEKRECJI TYPU VB ORAZ VI JAKO CZYNNIKI KONKURENCJI BAKTERII GRAM-UJEMNYCH

Bacterial competition, defined as a local neighbour interactions, can lead to competitors coexistence, bacterial community self-organization or as travelling...

TYPE VB AND VI SECRETION SYSTEMS AS COMPETITION AGENTS OF GRAM-NEGATIVE BACTERIA

Article Category: article

Publicado en línea: 26 feb 2022

Páginas: 360 - 373

Recibido: 01 abr 2018

Aceptado: 01 ago 2018

DOI: https://doi.org/10.21307/PM-2018.57.4.360

© 2018 Karol Bulski, published by Sciendo

This work is licensed under the Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.