Abstract Type 4 Secretion Systems are a main driver for the spread of antibiotic resistance genes and virulence factors in bacteria. In Gram-positives, these secretion systems often rely on surface adhesins to enhance cellular aggregation and mating pair formation. One of the best studied adhesins is PrgB from the conjugative plasmid pCF10 of Enterococcus faecalis, which has been shown to play major roles in conjugation, biofilm formation and importantly also in bacterial virulence. Since prgB orthologs exist on a large number of conjugative plasmids in various different species, this makes PrgB a model protein for this widespread virulence factor. After characterizing the polymer adhesin domain of PrgB previously, we here report the structure for almost the entire remainder of PrgB, which reveals that PrgB contains four immunoglobulin-like domains. Based on this new insight, we re-evaluate previously studied variants and present new in vivo data where specific domains or conserved residues have been removed. For the first time, we can show a decoupling of cellular aggregation from biofilm formation and conjugation in prgB mutant phenotypes. Based on the presented data, we propose a new functional model to explain how PrgB mediates its different functions. We hypothesize that the Ig-like domains act as a rigid stalk that presents the polymer adhesin domain at the right distance from the cell wall.

Abstract Efficient horizontal gene transfer of the conjugative plasmid pCF10 from Enterococcus faecalis depends on the sex pheromone cCF10, which induces the expression of the Type 4 Secretion System (T4SS) genes controlled by the P Q promoter. The pheromone responsive P Q promoter is strictly regulated to prevent overproduction of the prgQ operon, which contains the T4SS, and to limit the cell toxicity caused by overproduction of PrgB, a T4SS adhesin involved in cellular aggregation. PrgU plays an important role in regulating this toxicity by decreasing PrgB production. PrgU has an RNA-binding fold, prompting us to test whether PrgU exerts its regulatory control through binding of prgQ transcripts. With a combination of lacZ reporter fusion, northern blot, and RNAseq analyses, we provide evidence that PrgU binds a specific RNA sequence within the intergenic region (IGR), ca 400 bp downstream of the P Q promoter. PrgU-IGR binding reduces levels of downstream transcripts, with the strongest decrease seen for prgB messages. Consistent with these findings, we determined that pCF10-carrying cells expressing prgU decreased transcript levels more rapidly than isogenic cells deleted of prgU . Finally, purified PrgU bound RNA in vitro , but without sequence specificity, suggesting that PrgU requires a specific RNA structure or one or more host factors to bind its RNA target in vivo . Together, our results support a working model where PrgU binding to the IGR serves to recruit RNase(s) for targeted degradation of downstream transcripts. Importance Bacteria utilize Type 4 Secretion Systems (T4SS) to efficiently transfer DNA from donor to recipient cells, thereby spreading genes encoding for antibiotic resistance as well as various virulence factors. The conjugative plasmid pCF10 from Enterococcus faecalis , originally isolated from clinical isolates, serves as a model system for these processes in Gram-positive bacteria. It is very important to strictly regulate the expression of the T4SS proteins for the bacteria, as some of these proteins are highly toxic to the cell. Here, we identify the mechanism by which PrgU performs its delicate fine tuning of the expression levels. As prgU genes are present in various conjugative plasmids and transposons, this provides an important new insight into the bacterial repertoire of regulation mechanisms of these clinically important systems.