Abstract Chlamydia trachomatis is an obligate intracellular pathogen that replicates within a specialized membrane-bound compartment, called the inclusion. Chlamydia species express a unique class of effectors, Incs, which are translocated from the bacteria by a Type III secretion system and are inserted into the inclusion membrane where they modulate the host-bacterium interface. C. trachomatis repositions specific host organelles during infection to acquire nutrients and evade host cell surveillance, however the bacterial and host proteins controlling these processes are largely unknown. Here, we identify an interaction between the host dynactin complex and the C. trachomatis Inc CT192 (CTL0444), hereafter named Dre1 for D ynactin R ecruiting E ffector 1. We show that dynactin is recruited to the inclusion in a Dre1-dependent manner and that loss of Dre1 diminishes the recruitment of specific host organelles, including the centrosome, mitotic spindle, and Golgi apparatus to the inclusion. Inactivation of Dre1 results in decreased C. trachomatis fitness in cell-based assays and in a mouse model of infection. By targeting particular functions of the versatile host dynactin complex, Dre1 facilitates re-arrangement of certain organelles around the growing inclusion. Our work highlights how C. trachomatis employs a single effector to evoke specific, large-scale changes in host cell organization that establish an intracellular replicative niche without globally inhibiting host cellular function.

is the leading cause of bacterial sexually transmitted infections in the US and of preventable blindness worldwide. This obligate intracellular pathogen replicates within a membrane-bound inclusion, but how it acquires nutrients from the host while avoiding detection by the innate immune system is incompletely understood.

Summary Chlamydia trachomatis, a leading cause of bacteria sexually transmitted infections, creates a specialized intracellular replicative niche by translocation and insertion of a diverse array of effectors (Incs) into the inclusion membrane. Here, we characterize IncE, a multi-functional Inc that encodes two non-overlapping short linear motifs (SLiMs) within its short cytosolic C-terminus. The proximal SLiM mimics an R-SNARE motif to recruit syntaxin (STX) 7 and 12-containing vesicles to the inclusion. The distal SLiM mimics the Sorting Nexin (SNX) 5 and 6 cargo binding site to recruit SNX6-containing vesicles to the inclusion. By simultaneously binding to two distinct vesicle classes, IncE reprograms host cell trafficking to promote the formation of a class of hybrid vesicles at the inclusion that are required for C. trachomatis intracellular development. Our work suggests that Incs may have evolved SLiMs to facilitate rapid evolution in a limited protein space to disrupt host cell processes.

ABSTRACT Antibiotic resistant bacteria are an emerging global health threat. New antimicrobials are urgently needed. The injectisome type III secretion system (T3SS), required by dozens of Gram-negative bacteria for virulence but largely absent from non-pathogenic bacteria, is an attractive antimicrobial target. We previously identified synthetic cyclic peptomers, inspired by the natural product phepropeptin D, that inhibit protein secretion through the Yersinia Ysc and Pseudomonas aeruginosa Psc T3SSs, but do not inhibit bacterial growth. Here we describe identification of an isomer, 4EpDN, that is two-fold more potent (IC 50 4 μM) than its parental compound. Furthermore, 4EpDN inhibited the Yersinia Ysa and the Salmonella SPI-1 T3SSs, suggesting that this cyclic peptomer has broad efficacy against evolutionarily distant injectisome T3SSs. Indeed, 4EpDN strongly inhibited intracellular growth of Chlamydia trachomatis in HeLa cells, which requires the T3SS. 4EpDN did not inhibit the unrelated Twin arginine translocation (Tat) system, nor did it impact T3SS gene transcription. Moreover, although the injectisome and flagellar T3SSs are evolutionarily and structurally related, the 4EpDN cyclic peptomer did not inhibit secretion of substrates through the Salmonella flagellar T3SS, indicating that cyclic peptomers broadly but specifically target the injestisome T3SS. 4EpDN reduced the number of T3SS basal bodies detected on the surface of Y. enterocolitica , as visualized using a fluorescent derivative of YscD, an inner membrane ring with low homology to flagellar protein FliG. Collectively, these data suggest that cyclic peptomers specifically inhibit the injectisome T3SS from a variety of Gram-negative bacteria, possibly by preventing complete T3SS assembly. IMPORTANCE Traditional antibiotics target both pathogenic and commensal bacteria, resulting in a disruption of the microbiota, which in turn is tied to a number of acute and chronic diseases. The bacterial type III secretion system (T3SS) is an appendage used by many bacterial pathogens to establish infection, but is largely absent from commensal members of the microbiota. In this study, we identify a new derivative of the cyclic peptomer class of T3SS inhibitors. These compounds inhibit the T3SS of the nosocomial ESKAPE pathogen Pseudomonas aeruginosa and enteropathogenic Yersinia and Salmonella . The impact of cyclic peptomers is specific to the T3SS, as other bacterial secretory systems are unaffected. Importantly, cyclic peptomers completely block replication of Chlamydia trachomatis , the causative agent of genital, eye, and lung infections, in human cells, a process that requires the T3SS. Therefore, cyclic peptomers represent promising virulence blockers that can specifically disarm a broad spectrum of Gram-negative pathogens.

is the leading cause of bacterial sexually transmitted infections in the USA and of preventable blindness worldwide. This obligate intracellular pathogen replicates within a membrane-bound inclusion, but how it acquires nutrients from the host while avoiding detection by the innate immune system is incompletely understood.