Abstract Biomolecular condensates, such as the nucleoli or P-bodies, are non-membrane-bound assemblies of proteins and nucleic acids that facilitate specific cellular processes. Like eukaryotic P-bodies, the recently discovered bacterial ribonucleoprotein bodies (BR-bodies) organize the mRNA decay machinery, yet the similarities in molecular and cellular functions across species have been poorly explored. Here, we examine the functions of BR-bodies in the nitrogen-fixing endosymbiont Sinorhizobium meliloti , which colonizes the roots of compatible legume plants. Assembly of BR-bodies into visible foci in S. meliloti cells requires the C-terminal intrinsically disordered region (IDR) of RNase E, and foci fusion is readily observed in vivo , suggesting they are liquid-like condensates that form via mRNA sequestration. Using Rif-seq to measure mRNA lifetimes, we found a global slowdown in mRNA decay in a mutant deficient in BR-bodies, indicating that compartmentalization of the degradation machinery promotes efficient mRNA turnover. While BR-bodies are constitutively present during exponential growth, the abundance of BR-bodies increases upon cell stress, whereby they promote stress resistance. Finally, using Medicago truncatula as host, we show that BR-bodies enhance competitiveness during colonization and appear to be required for effective symbiosis, as mutants without BR-bodies failed to stimulate plant growth. These results suggest that BR-bodies provide a fitness advantage for bacteria during infection, perhaps by enabling better resistance against the host immune response. Significance While eukaryotes often organize their biochemical pathways in membrane-bound organelles, bacteria generally lack such subcellular structures. Instead, membraneless compartments called biomolecular condensates have recently been found in bacteria to enhance biochemical activities. Bacterial ribonucleoprotein bodies (BR-bodies), as one of the most widespread biomolecular condensates identified to date, assemble the mRNA decay machinery via the intrinsically disordered regions (IDRs) of proteins. However, the implications of such assemblies are unclear. Using a plant-associated symbiont, we show that the IDR of its mRNA degradation protein is necessary for condensate formation. Absence of BR-bodies results in slower mRNA decay and ineffective symbiosis, suggesting that BR-bodies play critical roles in regulating biochemical pathways and promoting fitness during host colonization.

Ribonucleoprotein (RNP) granules play an important role in organizing eukaryotic mRNA metabolism via liquid-liquid phase separation (LLPS) of mRNA decay factors into membrane-less "droplet" organelles in the cytoplasm. Here we show that the bacterium Caulobacter crescentus Ribonuclease (RNase) E assembles RNP LLPS droplets that we term bacterial RNP-bodies (BR-bodies) similar to eukaryotic P-bodies and stress granules. RNase E requires RNA to assemble a BR-body, and disassembly requires RNA cleavage, suggesting BR-bodies provide localized sites of RNA degradation. The unstructured C-terminal domain of RNase E is both necessary and sufficient to assemble the core of the BR-body, is functionally conserved in related α-proteobacteria, and influences mRNA degradation. BR-bodies are rapidly induced under cellular stresses and provide enhanced cell growth under stress. To our knowledge, Caulobacter RNase E is the first bacterial protein identified that forms LLPS droplets, providing an effective strategy for subcellular organization in cells lacking membrane bound compartments.

RNase E is the most common RNA decay nuclease in bacteria, setting the global mRNA decay rate and scaffolding formation of the RNA degradosome complex and BR-bodies. To properly set the global mRNA decay rate, RNase E from Escherichia coli and neighboring gamma-proteobacteria were found to autoregulate RNase E levels via the decay of its mRNA9s 59 UTR. While the 59 UTR is absent from other groups of bacteria in the Rfam database, we identified that the alpha-proteobacterium Caulobacter crescentus RNase E contains a similar 59 UTR structure that promotes RNase E autoregulation. In both bacteria, the C-terminal IDR of RNase E is required for proper autoregulation to occur, and this IDR is also necessary and sufficient for RNase E to phase-separate, generating BR-bodies. Using in vitro purified RNase E, we find that the IDR9s ability to promote phase-separation correlates with enhanced 59 UTR cleavage, suggesting that phase-separation of RNase E with the 59 UTR enhances autoregulation. Finally, using growth competition experiments we find that a strain capable of autoregulation rapidly outcompetes a strain with a 59 UTR mutation that cannot autoregulate, suggesting autoregulation promotes optimal cellular fitness.

Biomolecular condensates play a key role in organizing RNAs and proteins into membraneless organelles. Bacterial RNP-bodies (BR-bodies) containing the RNA degradosome mRNA decay machinery forms a biomolecular condensate, but the biochemical function of such organization remains poorly defined. Here we define the RNA substrates of BR-bodies through enrichment of the bodies followed by RNA-seq. We find that long, poorly translated mRNAs, small RNAs, and antisense RNAs are the main substrates, while rRNA, tRNA, and other conserved ncRNAs are excluded from these bodies. BR-bodies stimulate the mRNA decay rate of enriched mRNAs, helping to reshape the cellular mRNA pool. We also observe that BR-body formation promotes complete mRNA decay, avoiding the build-up of toxic endo-cleaved mRNA decay intermediates. The combined selective permeability of BR-bodies for both enzymes and substrates together with the stimulation of the sub-steps of mRNA decay provide an effective organization strategy for bacterial mRNA decay.

RNase E is the most common RNA decay nuclease in bacteria, setting the global mRNA decay rate and scaffolding formation of the RNA degradosome complex and BR-bodies. To properly set the global mRNA decay rate, RNase E from