Bacterial adaptation is largely shaped by horizontal gene transfer, xenogeneic silencing mediated by lineage-specific DNA bridgers (H-NS, Lsr2, MvaT and Rok), and various anti-silencing mechanisms. No xenogeneic silencing DNA bridger is known for α-proteobacteria, from which mitochondria evolved. By investigating α-proteobacterium Sinorhizobium fredii, a facultative legume microsymbiont, here we report the conserved zinc-finger bearing MucR as a novel xenogeneic silencing DNA bridger. Self-association mediated by its N-terminal domain (NTD) is required for DNA–MucR–DNA bridging complex formation, maximizing MucR stability, transcriptional silencing, and efficient symbiosis in legume nodules. Essential roles of NTD, CTD (C-terminal DNA-binding domain), or full-length MucR in symbiosis can be replaced by non-homologous NTD, CTD, or full-length protein of H-NS from γ-proteobacterium Escherichia coli, while NTD rather than CTD of Lsr2 from Gram-positive Mycobacterium tuberculosis can replace the corresponding domain of MucR in symbiosis. Chromatin immunoprecipitation sequencing reveals similar recruitment profiles of H-NS, MucR and various functional chimeric xenogeneic silencers across the multipartite genome of S. fredii, i.e. preferring AT-rich genomic islands and symbiosis plasmid with key symbiosis genes as shared targets. Collectively, the convergently evolved DNA bridger MucR predisposed α-proteobacteria to integrate AT-rich foreign DNA including symbiosis genes, horizontal transfer of which is strongly selected in nature.

中文翻译：

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会聚的异种消音器 MucR 使 α- 变形菌易于整合富含 AT 的共生基因

细菌适应主要由水平基因转移、由谱系特异性 DNA 桥（H-NS、Lsr2、MvaT 和 Rok）介导的异种沉默以及各种抗沉默机制决定。对于线粒体进化而来的 α-变形菌，没有已知的异种沉默 DNA 桥接物。通过研究 α-proteobacterium Sinorhizobium fredii（一种兼性豆科植物微共生体），我们在此报告了带有 MucR 的保守锌指作为一种新型异种沉默 DNA 桥接物。由其 N 端结构域 (NTD) 介导的自缔合是 DNA-MucR-DNA 桥接复合物形成、最大化 MucR 稳定性、转录沉默和豆科植物根瘤中的有效共生所必需的。NTD、CTD（C 末端 DNA 结合结构域）或全长 MucR 在共生中的重要作用可以被非同源 NTD、CTD、或来自γ-变形杆菌的H-NS的全长蛋白，而来自革兰氏阳性结核分枝杆菌的Lsr2的NTD而不是CTD可以取代共生中的MucR的相应结构域。染色质免疫沉淀测序揭示了 H-NS、MucR 和各种功能性嵌合异种沉默子在 S. fredii 的多部分基因组中的相似募集谱，即更喜欢富含 AT 的基因组岛和具有关键共生基因作为共享目标的共生质粒。总的来说，趋同进化的 DNA 桥接物 MucR 使 α-变形菌易于整合富含 AT 的外源 DNA，包括共生基因，其水平转移在自然界中是强烈选择的。而来自革兰氏阳性结核分枝杆菌的 Lsr2 的 NTD 而不是 CTD 可以取代共生中 MucR 的相应结构域。染色质免疫沉淀测序揭示了 H-NS、MucR 和各种功能性嵌合异种沉默子在 S. fredii 的多部分基因组中的相似募集谱，即更喜欢富含 AT 的基因组岛和具有关键共生基因作为共享目标的共生质粒。总的来说，趋同进化的 DNA 桥接物 MucR 使 α-变形菌易于整合富含 AT 的外源 DNA，包括共生基因，其水平转移在自然界中是强烈选择的。而来自革兰氏阳性结核分枝杆菌的 Lsr2 的 NTD 而不是 CTD 可以取代共生中 MucR 的相应结构域。染色质免疫沉淀测序揭示了 H-NS、MucR 和各种功能性嵌合异种沉默子在 S. fredii 的多部分基因组中的相似募集谱，即更喜欢富含 AT 的基因组岛和具有关键共生基因作为共享目标的共生质粒。总的来说，趋同进化的 DNA 桥接物 MucR 使 α-变形菌易于整合富含 AT 的外源 DNA，包括共生基因，其水平转移在自然界中是强烈选择的。MucR 和跨 S. fredii 多部分基因组的各种功能性嵌合异种沉默子，即更喜欢富含 AT 的基因组岛和共生质粒，其中关键共生基因作为共享目标。总的来说，趋同进化的 DNA 桥接物 MucR 使 α-变形菌易于整合富含 AT 的外源 DNA，包括共生基因，其水平转移在自然界中是强烈选择的。MucR 和跨 S. fredii 多部分基因组的各种功能性嵌合异种沉默子，即更喜欢富含 AT 的基因组岛和共生质粒，其中关键共生基因作为共享目标。总的来说，趋同进化的 DNA 桥接物 MucR 使 α-变形菌易于整合富含 AT 的外源 DNA，包括共生基因，其水平转移在自然界中是强烈选择的。