Caratterizzazione del processo di attivazione del circuito di regolazione del fattore sigma in Mycobacterium tuberculosis in condizioni di stress.

SigE (σE) is one of the 13 sigma factors encoded by the Mycobacterium tuberculosis chromosome, it is implicated in a very complex regulatory network involving other regulators such as the two component system MprAB, the pleyotropic regulator ClgR and the anti-sigma factor RseA, and its role is of prime importance for virulence. Through real-time PCR analysis, the dynamic of transcription of several sigE dependent genes was studied: sigE itself, sigB whose transcription is due to SigE both in physiological and under stress conditions, rseA and clp, encoding a protease responsible for the degradation of the SigE-RseA complex after its phosphorylation by PknB. The SigE regulatory network was analyzed in mutant strains under different stress conditions that mimic the challenging environments to which tubercular bacilli are exposed during the infection process. The data strongly support the fundamental role of both MrpAB and ClgR to act out an efficient stress response under surface stress; indeed their presence is necessary to induce the expression of sigE. The effect of SigE activity could be seen in the transcriptional dynamic of sigB that requires the two-component system and ClgR to be induced and sustained. In acidic pH, the absence of MprAB and ClgR led to a delayed stress response. In both cases, the anti-sigma factor RseA must be phosphorylated to activate a full sigE-mediated response. These results provide a clearer insight into the mechanism of adaptation to specific stress in M. tuberculosis and allow a better understanding of the physiology of this powerful pathogen.

SigE (σE) è uno dei 13 fattori sigma codificati dal genoma di Mycobacterium tuberculosis. Esso ha un ruolo fondamentale nella virulenza ed è implicato in una circuito di regolazione molto complesso che coinvolge altri regolatori tra cui il sistema a due componenti MprAB, il regolatore pleiotropico ClgR e il fattore anti-sigma RseA. Attraverso esperimenti di real-time PCR, la dinamica di trascrizione di diversi geni sigE- dipendenti è stata studiata: sigE, sigB la cui trascrizione è dovuta a SigE sia in condizioni fisiologiche che sotto stress, rseA e clp, codificante per una proteasi responsabile della degradazione del complesso SigE-RseA dopo la fosforilazione da parte di PknB. Il circuito di regolazione di SigE è stato analizzato in ceppi mutanti simulando le condizioni a cui i bacilli tubercolari sono esposti durante il processo di infezione. I risultati ottenuti dimostrano il ruolo fondamentale di MrpAB e ClgR nel permettere una risposta efficace in condizioni di stress superficiale infatti la loro presenza è necessaria per indurre la trascrizione di sigE. L'effetto dell'attività di SigE è visibile nella dinamica trascrizionale di sigB che, per essere indotto, necessita sia del sistema a due componenti MprAB sia di ClgR. A pH acido, l'assenza di MprAB e ClgR ha portato ad una risposta allo stress ritardata. In entrambe le condizioni, invece, il fattore anti-sigma RseA deve essere fosforilato per attivare una risposta completa mediata da sigE. Questi risultati forniscono una visione più chiara del meccanismo di adattamento allo stress di M. tuberculosis e consentono una migliore comprensione della fisiologia di questo potente patogeno.