Quorum sensing, a bacterial signaling system that coordinates group behaviors as a function of cell density, plays an important role in regulating viral (phage) defense mechanisms in bacteria. The opportunistic pathogen Pseudomonas aeruginosa is a model system for the study of quorum sensing. P. aeruginosa is also frequently infected by Pf prophages that integrate into the host chromosome. Upon induction, Pf phages suppress host quorum sensing systems; however, the physiological relevance and mechanism of suppression are unknown. Here, we identify the Pf phage protein PfsE as an inhibitor of Pseudomonas Quinolone Signal (PQS) quorum sensing. PfsE binds to the host protein PqsA, which is essential for the biosynthesis of the PQS signaling molecule. Inhibition of PqsA increases the replication efficiency of Pf virions when infecting a new host and when the Pf prophage switches from lysogenic replication to active virion replication. In addition to inhibiting PQS signaling, our prior work demonstrates that PfsE also binds to PilC and inhibits type IV pili extension, protecting P. aeruginosa from infection by type IV pili-dependent phages. Overall, this work suggests that the simultaneous inhibition of PQS signaling and type IV pili by PfsE may be a viral strategy to suppress host defenses to promote Pf replication while at the same time protecting the susceptible host from competing phages.Quorum sensing regulates phage defense in Pseudomonas aeruginosa . The Pf phage protein PfsE inhibits PQS-mediated quorum sensing by binding to the host enzyme PqsA, while also protecting against type IV pili-dependent phage infection. This dual inhibition strategy promotes Pf replication and safeguards the host from competing phages.

Bacteriophages are viruses that infect bacteria. Many bacteriophages integrate their genomes into the bacterial chromosome and become prophages. Prophages may substantially burden or benefit host bacteria fitness, acting in some cases as parasites and in others as mutualists, and have been demonstrated to increase host virulence. The increasing ease of bacterial genome sequencing provides an opportunity to deeply explore prophage prevalence and insertion sites. Here we present VIBES, a workflow intended to automate prophage annotation in whole bacterial genome sequences. VIBES provides additional context to prophage annotations by annotating bacterial genes and viral proteins in user-provided bacterial and viral genomes and can also be deployed as a general-purpose sequence similarity search manager. VIBES dependencies are managed by containers and execution is managed by Nextflow, minimizing manual setup and operation by users. VIBES produces results in simple tab separated format and generates intuitive and interactive visualizations for data exploration. We demonstrate the utility of the VIBES prophage annotation workflow by searching for 178 Pf phage genomes across 1,072 Pseudomonas spp. genomes. VIBES can be found at https://github.com/TravisWheelerLab/VIBES.

Pseudomonas aeruginosa is an opportunistic bacterial pathogen that commonly causes medical hardware, wound, and respiratory infections. Temperate filamentous Pf phages that infect P. aeruginosa impact numerous bacterial virulence phenotypes. Most work on Pf phages has focused on strain Pf4 and its host P. aeruginosa PAO1. Expanding from Pf4 and PAO1, this study explores diverse Pf strains infecting P. aeruginosa clinical isolates. We describe a simple technique targeting the Pf lysogeny maintenance gene, pflM (PA0718), that enables the effective elimination of Pf prophages from diverse P. aeruginosa hosts. This study also assesses the effects different Pf phages have on host quorum sensing, biofilm formation, virulence factor production, and virulence. Collectively, this research not only introduces a valuable tool for Pf prophage elimination from diverse P. aeruginosa isolates, but also advances our understanding of the complex relationship between P. aeruginosa and filamentous Pf phages.