El sistema de dos componentes BaeSR activa bamK, un paralogo del esencial plegador de β-barrel bamA, en Klebsiella pneumoniae

Las proteínas de membrana externa con β-barrel (OMPs) realizan funciones críticas en bacterias gramnegativas, incluyendo la biogénesis de la membrana externa, la adquisición de nutrientes y el eflujo. Las OMPs son plegadas por la maquinaria de ensamblaje de β-barrel (BAM) con BamA como componente central y esencial. BamK, un paralogo de BamA en Klebsiella pneumoniae, puede reemplazar funcionalmente a BamA; sin embargo, no se había reportado la expresión nativa de bamK ni un papel para BamK. Aquí, identificamos mutaciones en un sistema de transducción de señales de dos componentes que activan la expresión de bamK en K. pneumoniae. Selecciones para mutantes de K. pneumoniae resistentes a un péptido macrocilíndrico antibacteriano que apunta a BamA, PTB1-1, generaron mutaciones en sitio y fuera de sitio. Las mutaciones en sitio en bamA coinciden con posiciones descritas previamente en el sitio de unión de PTB1-1. Las mutaciones fuera de sitio se localizan en tres genes distintos, oqxR, ramR y baeS. Análisis transcriptómicos indican que mutaciones en baeS, una quinasa histidina sensora, activan la expresión de bamK, y estos mutantes vuelven a bamA prescindible para el crecimiento bacteriano. Nuestros resultados demuestran que BamK puede substituir funcionalmente la función esencial de BamA in vitro e in vivo, y la expresión de bamK está controlada por un sistema de transducción de señales de dos componentes que responde al estrés de la envoltura en bacterias gramnegativas. Estos hallazgos proporcionan información sobre posibles roles de BamK y consideraciones para futuros esfuerzos en desarrollar antibióticos que apunten al plegamiento de OMPs.IMPORTANCIA La compleja envoltura de las bacterias gramnegativas es una estructura crítica. Se ensambla y mantiene mediante múltiples vías esenciales, todas ellas, incluyendo el complejo de maquinaria de ensamblaje de β-barrel (BAM), han sido foco de esfuerzos de descubrimiento de nuevos antibióticos. Especies del género Klebsiella codifican un paralogo del componente del complejo BAM BamA, llamado BamK, pero la importancia y el papel de esta proteína habían sido un misterio. Aprovechando mutantes resistentes a un inhibidor recién descubierto de BamA, describimos cómo la activación del sistema de respuesta al estrés de la envoltura BaeSR puede activar la expresión de bamK para superar la pérdida de BamA o su función tanto in vitro como in vivo. Estos hallazgos proveen importantes conocimientos sobre BamK, la biología de Klebsiella, las respuestas al estrés en bacterias gramnegativas y el objetivo del plegamiento de proteínas de la membrana externa como estrategia antibacterial.