Characterization of two newly identified Chlamydia trachomatis inclusion membrane proteins

Abstract

Chlamydia trachomatis is a human pathogen that causes genital and ocular infections worldwide. It is an obligate intracellular bacterium that alternates between an infectious (EB, elementary body) and a replicative (RB, reticulate body) form during an infectious cycle in which chlamydiae localizes inside a membrane-bound vacuole known as an inclusion. To manipulate host cell processes from within the inclusion, C. trachomatis delivers several effector proteins into the host cell through a type III secretion system. Some of these effectors, known as Incs, possess hydrophobic domains enabling their insertion into the inclusion membrane. Some Incs localize at specific regions of the inclusion membrane, termed microdomains. We previously identified C. trachomatis CT195 and CT214 as two putative Incs. To test if they are bona fide Incs, in this work, we first analyzed their subcellular localization in infected cells by immunofluorescence microscopy. This revealed that they localized in the inclusion membrane in all time points assessed, i.e., they are bona fide Incs, and that CT214 also localized in microdomains at the inclusion membrane. Furthermore, we generated and characterized a C. trachomatis ct195 mutant strain. By comparing cells infected by CT195-producing (parental and complemented strains) or CT195- deficient C. trachomatis, we showed that CT195 reduced the chlamydial intracellular growth and delayed the homotypic fusion between inclusions. This suggests that CT195 regulates chlamydial growth; however, the underlying mechanism and relevance of this role of CT195 are presently unknown. We also showed that CT195, like other Incs, contributes to induce multinucleation in infected cells, indicating that it is involved in the known ability of C. trachomatis to inhibit host cell cytokinesis. Overall, this work allowed to increase the current knowledge on Incs, a family of important C. trachomatis virulence proteins.

Chlamydia trachomatis é uma bactéria patogénica que causa infeções oculares e genitais em todo o mundo. É uma bactéria obrigatoriamente intracelular que transita entre uma forma infeciosa (EB, corpo elementar) e uma replicativa (RB, corpo reticulado), durante um ciclo infecioso, no qual as chlamydiae se localizam dentro de um vacúolo conhecido como inclusão. De forma a conseguir manipular processos da célula hospedeira a partir do interior da inclusão, C. trachomatis transporta várias proteínas efetoras para a célula hospedeira através de um sistema de secreção do tipo III. Algumas destas proteínas efetoras, conhecidas como Incs, possuem domínios hidrofóbicos que lhes permitem inserirem-se na membrana da inclusão. Algumas Incs localizam-se em locais específicos da membrana da inclusão, denominados de microdomínios. Anteriormente, identificámos as proteínas CT195 e CT214 da C. trachomatis como Incs putativas. Neste trabalho, para testar se CT195 e CT214 eram bona fide Incs, começámos por analisar a sua localização em células infetadas por microscopia de imunofluorescência. Isto revelou que estas proteínas se localizaram na membrana da inclusão em todos os tempos testados, ou seja, que são bona fide Incs. Revelou também que CT214 se localizava em microdomínios na membrana de inclusão. De seguida, construímos e caracterizámos uma estirpe mutante de C. trachomatis para o gene ct195. Por comparação entre células infetadas por C. trachomatis que produzem CT195 (estirpe parental e complementada) ou deficiente em CT195, mostrámos que CT195 reduziu o crescimento intracelular de C. trachomatis e atrasou a fusão entre inclusões. Isto sugere que CT195 regula o crescimento de C. trachomatis. O mecanismo e relevância deste papel de CT195 são desconhecidos. Adicionalmente, mostrámos que CT195, tal como outras Incs, contribui para promover a multinucleação em células infetadas, indicando que a proteína está envolvida na capacidade conhecida de C. trachomatis de inibir a citocinese da célula hospedeira. Em suma, este trabalho permitiu aumentar o conhecimento atual sobre Incs, uma família importante de proteínas de virulência de C. trachomatis.