Galectin 8, a cytosolic lectin, is shown to function as a danger receptor that detects damaged vesicles and protects cells from bacterial infection by inducing autophagy. The galectins are carbohydrate-binding proteins that have a range of functions inside and outside the cell. They accumulate in the cytosol, which is normally devoid of complex carbohydrates, making them prime candidates for danger and/or pattern-recognition receptors. Here galectin-8 is identified as a danger receptor that protects cells against bacterial infection. It binds to host glycans exposed on bacteria-containing vesicles and recruits the ubiquitin-binding autophagy receptor NDP52 to clear the cytosol of invading bacteria. Autophagy defends the mammalian cytosol against bacterial infection1,2,3. Efficient pathogen engulfment is mediated by cargo-selecting autophagy adaptors that rely on unidentified pattern-recognition or danger receptors to label invading pathogens as autophagy cargo, typically by polyubiquitin coating4,5,6,7,8,9. Here we show in human cells that galectin 8 (also known as LGALS8), a cytosolic lectin, is a danger receptor that restricts Salmonella proliferation. Galectin 8 monitors endosomal and lysosomal integrity and detects bacterial invasion by binding host glycans exposed on damaged Salmonella-containing vacuoles. By recruiting NDP52 (also known as CALCOCO2), galectin 8 activates antibacterial autophagy. Galectin-8-dependent recruitment of NDP52 to Salmonella-containing vesicles is transient and followed by ubiquitin-dependent NDP52 recruitment. Because galectin 8 also detects sterile damage to endosomes or lysosomes, as well as invasion by Listeria or Shigella, we suggest that galectin 8 serves as a versatile receptor for vesicle-damaging pathogens. Our results illustrate how cells deploy the danger receptor galectin 8 to combat infection by monitoring endosomal and lysosomal integrity on the basis of the specific lack of complex carbohydrates in the cytosol.

Aspects of how Burkholderia escape the host's intrinsic immune response to replicate in the cell cytosol remain enigmatic. Here, we show that Burkholderia has evolved two mechanisms to block the activity of Ring finger protein 213 (RNF213)-mediated non-canonical ubiquitylation of bacterial lipopolysaccharide (LPS), thereby preventing the initiation of antibacterial autophagy. First, Burkholderia's polysaccharide capsule blocks RNF213 association with bacteria and second, the Burkholderia deubiquitylase (DUB), TssM, directly reverses the activity of RNF213 through a previously unrecognized esterase activity. Structural analysis provides insight into the molecular basis of TssM esterase activity, allowing it to be uncoupled from its isopeptidase function. Furthermore, a putative TssM homolog also displays esterase activity and removes ubiquitin from LPS, establishing this as a virulence mechanism. Of note, we also find that additional immune-evasion mechanisms exist, revealing that overcoming this arm of the host's immune response is critical to the pathogen.

The injectisome encoded by

Summary Non-typhoidal Salmonella enterica cause an estimated 1 million cases of gastroenteritis annually in the United States. These serovars use secreted protein effectors to mimic and reprogram host cellular functions. We previously discovered that the secreted effector SarA ( Salmonella anti-inflammatory response activator; also known as SteE) was required for increased intracellular replication of S. Typhimurium and production of the anti-inflammatory cytokine interleukin-10 (IL-10). SarA facilitates phosphorylation of STAT3 through a region of homology with the host cytokine receptor gp130. Here, we demonstrate that a single amino acid difference between SarA and gp130 is critical for the anti-inflammatory bias of SarA-STAT3 signaling. An isoleucine at the pY+1 position of the YxxQ motif in SarA (which binds the SH2 domain in STAT3) causes increased STAT3 phosphorylation and expression of anti-inflammatory target genes. This isoleucine, completely conserved in ∼4000 Salmonella isolates, renders SarA a better substrate for tyrosine phosphorylation by GSK-3. GSK-3 is canonically a serine/threonine kinase that nonetheless undergoes tyrosine autophosphorylation at a motif that has an invariant isoleucine at the pY+1 position. Our results provide a molecular basis for how a Salmonella secreted effector achieves supraphysiological levels of STAT3 activation to control host genes during infection.

Abstract Bacterial membrane proteins, crucial for the interaction with the environment, encompass various functional molecules such as SanA. SanA is pivotal for the physicochemical properties of the bacterial membrane, influencing Salmonella ’s antibiotic resistance and infection phenotype. Previous studies identified a link between sanA mutation and increased Salmonella invasiveness, but the mechanisms underlying this phenomenon remain largely unexplored. Therefore, our research investigates SanA’s role during Salmonella infection, examining its expression pattern, localization within the cell, and association with Salmonella Pathogenicity Island I (SPI-I). Using subcellular fractionation and Western Blotting we revealed that SanA is predominantly located in the inner membrane. Additionally, we utilized transcriptional fusion to monitor SanA expression under various environmental conditions. We observed that SanA plays a significant role during the late exponential and early stationary growth phase and remains important 24 hours after the bacteria enter host cells. Moreover, our invasion assays demonstrated that deletion of sanA in bacteria grown to early stationary phase significantly enhances their invasiveness, partly due to increased SPI-I expression, which is regulated in a nutrient availability-dependent manner. Our results highlight SanA’s essential role in Salmonella ’s response to environmental stress, critical for its entry and survival in hostile environments. This research underscores the importance of inner membrane proteins in bacterial pathogenicity, particularly in the initial stages of infection.

ABSTRACT Lysosome damage activates multiple pathways to prevent lysosome-dependent cell death, including a repair mechanism involving ER-lysosome membrane contact sites, phosphatidylinositol 4-kinase- 2a (PI4K2A), phosphatidylinositol-4 phosphate (PI4P) and oxysterol-binding protein-related proteins (ORPs), lipid transfer proteins. PI4K2A localizes to trans-Golgi network and endosomes yet how it is delivered to damaged lysosomes remains unknown. During acute sterile damage, and damage caused by intracellular bacteria, we show that ATG9A-containing vesicles perform a critical role in delivering PI4K2A to damaged lysosomes. ADP ribosylation factor interacting protein 2 (ARFIP2), a component of ATG9A vesicles, binds and sequesters PI4P on lysosomes, balancing ORP- dependent lipid transfer and promoting retrieval of ATG9A vesicles through recruitment of the adaptor protein complex-3 (AP-3). Our results reveal a role for mobilized ATG9A vesicles and ARFIP2 in lysosome homeostasis after damage and bacterial infection.

The injectisome encoded by Salmonella pathogenicity island 2 (SPI-2) had been thought to translocate 28 effectors. Here, we used a proteomic approach to characterise the secretome of a clinical strain of invasive non-typhoidal Salmonella enterica serovar Enteritidis, that had been mutated to cause hyper-secretion of the SPI-2 injectisome effectors. Along with many known effectors, we discovered the novel SseM protein. sseM is widely distributed between the five subspecies of Salmonella enterica, is found in many clinically-relevant serovars, and is co-transcribed with pipB2, a SPI-2 effector gene. Translocation of SseM required a functional SPI-2 injectisome. Following expression in human cells, SseM interacted with five components of the dystrophin-associated protein complex (DAPC), namely b-2-syntrophin, utrophin/ dystrophin, a-catulin, a-dystrobrevin and b-dystrobrevin. The interaction between SseM and b-2-syntrophin and a-dystrobrevin was verified in S. Typhimurium-infected cells and relied on the PDZ domain of b-2-syntrophin and a sequence corresponding to a PDZ-binding motif (PBM) in SseM. A DsseM mutant strain had a small competitive advantage over the wild-type strain in the S. Typhimurium/mouse model of systemic disease. This phenotype was complemented by a plasmid expressing wild type SseM from S. Typhimurium or S. Enteritidis and was dependent on the PBM of SseM. Therefore, a PBM within a Salmonella effector mediates interactions with the DAPC and modulates systemic growth of bacteria in mice.

In order to deploy virulence factors at appropriate times and locations, microbes must rapidly sense and respond to various metabolite signals. Previously we showed transient elevation of the methionine-derived metabolite methylthioadenosine (MTA) in serum during systemic Salmonella enterica serovar Typhimurium (S. Typhimurium) infection. Here we explored the functional consequences of increased MTA concentrations on S. Typhimurium virulence. We found that MTA-but not other related metabolites involved in polyamine synthesis and methionine salvage-reduced motility, host cell pyroptosis, and cellular invasion. Further, we developed a genetic model of increased bacterial endogenous MTA production by knocking out the master repressor of the methionine regulon, metJ. Like MTA treated S. Typhimurium, the ∆metJ mutant displayed reduced motility, host cell pyroptosis, and invasion. These phenotypic effects of MTA correlated with suppression of flagellar and Salmonella pathogenicity island-1 (SPI-1) networks. ∆metJ S. Typhimurium had reduced virulence in oral infection of C57BL/6 mice. Finally, ∆metJ bacteria induced a less severe inflammatory cytokine response in a mouse sepsis model. These data provide a possible bacterial mechanism for our previous findings that pretreating mice with MTA dampens inflammation and prolongs survival. Together, these data indicate that exposure of S. Typhimurium to MTA or disruption of the bacterial methionine metabolism pathway is sufficient to suppress SPI-1 mediated processes, motility, and in vivo virulence.