Published January 9, 2023 | Version v1
Publication Open

Polyamine-mediated mechanisms contribute to oxidative stress tolerance in Pseudomonas syringae.

  • 1. Instituto Tecnológico de Chascomús
  • 2. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
  • 3. University of Oxford

Description

Abstract Bacterial phytopathogens thriving in the surface or the interior of plants may experience oxidative stress because of the activation of plant defense responses. Polyamines have been proposed to participate in the protection of bacteria against this stress, but the mechanisms behind their functions are mostly unclear. In this study, we sought to understand the effects of oxidative stress on the polyamine homeostasis of the plant pathogen Pseudomonas syringae and decipher the functions of these compounds in stress tolerance. We showed that bacteria react to H 2 O 2 by raising the extracellular amount of the polyamine putrescine while the intracellular levels of this compound as well as the analogue spermidine remained unchanged. Consistent with this, supplementation of media with exogenous putrescine enhanced bacterial tolerance to H 2 O 2 . Deletion of arginine decarboxylase ( speA ) and ornithine decarboxylate ( speC ), prevented the synthesis of putrescine and augmented susceptibility to H 2 O 2 , whereas targeting spermidine synthesis alone through deletion of spermidine synthase ( speE ) increased the level of extracellular putrescine and enhanced H 2 O 2 tolerance. Further research demonstrated that the increased tolerance of the ΔspeE mutant correlated both with increased expression of H 2 O 2 -degrading catalases and enhanced outer cell membrane stability. Thus, this work demonstrates previously unidentified links between the metabolism of polyamines and the defense against oxidative stress in bacteria.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

قد تتعرض مسببات الأمراض النباتية البكتيرية المزدهرة في السطح أو داخل النباتات للإجهاد التأكسدي بسبب تنشيط استجابات الدفاع النباتي. تم اقتراح مادة البوليامين للمشاركة في حماية البكتيريا من هذا الإجهاد، ولكن الآليات الكامنة وراء وظائفها غير واضحة في الغالب. في هذه الدراسة، سعينا إلى فهم آثار الإجهاد التأكسدي على توازن البولي أمين لممرض النبات Pseudomonas syringae وفك تشفير وظائف هذه المركبات في تحمل الإجهاد. أظهرنا أن البكتيريا تتفاعل مع H 2 O 2 عن طريق رفع الكمية خارج الخلية من البولي أمين بوتريسين بينما بقيت المستويات داخل الخلايا لهذا المركب وكذلك السبيرميدين التناظري دون تغيير. تماشياً مع هذا، عززت مكملات الوسائط ذات التعفن الخارجي التحمل البكتيري لـ H 2 O 2 . أدى حذف نازعة كربوكسيل الأرجينين (speA) ونازعة كربوكسيل الأورنيثين (speC) إلى منع تخليق البوتريسين وزيادة الحساسية لـ H 2 O 2 ، في حين أدى استهداف تخليق السبيرميدين وحده من خلال حذف سينسيز السبيرميدين (speE) إلى زيادة مستوى البوتريسين خارج الخلية وتعزيز تحمل H 2 O 2. أظهرت المزيد من الأبحاث أن زيادة تحمل طفرة ΔspeE ترتبط بزيادة التعبير عن الكاتلازات المتحللة لـ H 2 O 2 وتعزيز استقرار غشاء الخلية الخارجية. وبالتالي، يوضح هذا العمل الروابط غير المحددة سابقًا بين استقلاب البولي أمين والدفاع ضد الإجهاد التأكسدي في البكتيريا.

Translated Description (French)

Résumé Les phytopathogènes bactériens qui prospèrent à la surface ou à l'intérieur des plantes peuvent subir un stress oxydatif en raison de l'activation des réponses de défense des plantes. Des polyamines ont été proposées pour participer à la protection des bactéries contre ce stress, mais les mécanismes derrière leurs fonctions sont pour la plupart peu clairs. Dans cette étude, nous avons cherché à comprendre les effets du stress oxydatif sur l'homéostasie polyamine de l'agent pathogène des plantes Pseudomonas syringae et à déchiffrer les fonctions de ces composés dans la tolérance au stress. Nous avons montré que les bactéries réagissent à H 2 O 2 en augmentant la quantité extracellulaire de la polyamine putrescine alors que les niveaux intracellulaires de ce composé ainsi que de la spermidine analogue sont restés inchangés. En accord avec cela, la supplémentation des milieux avec de la putrescine exogène a amélioré la tolérance bactérienne à H 2 O 2 . La délétion de l'arginine décarboxylase ( speA ) et de l'ornithine décarboxylate (speC) empêchait la synthèse de la putrescine et augmentait la sensibilité à l'H 2 O 2 , tandis que le ciblage de la synthèse de la spermidine seule par délétion de la spermidine synthase (speE) augmentait le niveau de putrescine extracellulaire et améliorait la tolérance à l'H 2 O 2. D'autres recherches ont démontré que la tolérance accrue du mutant ΔspeE était corrélée à la fois à une expression accrue des catalases dégradant H 2 O 2 et à une stabilité accrue de la membrane cellulaire externe. Ainsi, ce travail met en évidence des liens jusqu'alors non identifiés entre le métabolisme des polyamines et la défense contre le stress oxydatif chez les bactéries.

Translated Description (Spanish)

Resumen Los fitopatógenos bacterianos que prosperan en la superficie o el interior de las plantas pueden experimentar estrés oxidativo debido a la activación de las respuestas de defensa de las plantas. Se ha propuesto que las poliaminas participan en la protección de las bacterias contra este estrés, pero los mecanismos detrás de sus funciones en su mayoría no están claros. En este estudio, buscamos comprender los efectos del estrés oxidativo en la homeostasis de las poliaminas del patógeno vegetal Pseudomonas syringae y descifrar las funciones de estos compuestos en la tolerancia al estrés. Mostramos que las bacterias reaccionan al H 2 O 2 aumentando la cantidad extracelular de la poliamina putrescina, mientras que los niveles intracelulares de este compuesto, así como la espermidina análoga, permanecieron sin cambios. De acuerdo con esto, la suplementación de medios con putrescina exógena mejoró la tolerancia bacteriana al H 2 O 2 . La deleción de arginina descarboxilasa ( speA ) y ornitina descarboxilato ( speC ) impidió la síntesis de putrescina y aumentó la susceptibilidad a H 2 O 2 , mientras que dirigirse a la síntesis de espermidina sola a través de la deleción de espermidina sintasa ( speE ) aumentó el nivel de putrescina extracelular y mejoró la tolerancia a H 2 O 2. Investigaciones adicionales demostraron que el aumento de la tolerancia del mutante ΔspeE se correlacionó tanto con el aumento de la expresión de catalasas degradantes de H 2 O 2 como con la mejora de la estabilidad de la membrana celular externa. Por lo tanto, este trabajo demuestra vínculos previamente no identificados entre el metabolismo de las poliaminas y la defensa contra el estrés oxidativo en las bacterias.

Files

latest.pdf.pdf

Files (1.3 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:7808bd317890eb1026ff1acec89b3e48
1.3 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تساهم الآليات التي يتوسطها البولي أمين في تحمل الإجهاد التأكسدي في السرنجات الزائفة.
Translated title (French)
Les mécanismes médiés par les polyamines contribuent à la tolérance au stress oxydatif chez Pseudomonas syringae.
Translated title (Spanish)
Los mecanismos mediados por poliaminas contribuyen a la tolerancia al estrés oxidativo en Pseudomonas syringae.

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4313829919
DOI
10.21203/rs.3.rs-2442857/v1

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Argentina

References

  • https://openalex.org/W1485089479
  • https://openalex.org/W1546783991
  • https://openalex.org/W1590759449
  • https://openalex.org/W179386124
  • https://openalex.org/W1966317761
  • https://openalex.org/W1976687739
  • https://openalex.org/W1984556136
  • https://openalex.org/W1987584310
  • https://openalex.org/W1999226040
  • https://openalex.org/W1999851893
  • https://openalex.org/W2008229139
  • https://openalex.org/W2011586678
  • https://openalex.org/W2027229485
  • https://openalex.org/W2036917159
  • https://openalex.org/W2046456351
  • https://openalex.org/W2047201070
  • https://openalex.org/W2049910252
  • https://openalex.org/W2074483508
  • https://openalex.org/W2078622972
  • https://openalex.org/W2086844864
  • https://openalex.org/W2087823077
  • https://openalex.org/W2090536421
  • https://openalex.org/W2093811104
  • https://openalex.org/W2096056489
  • https://openalex.org/W2097961562
  • https://openalex.org/W2107423955
  • https://openalex.org/W2109089359
  • https://openalex.org/W2142836135
  • https://openalex.org/W2153076508
  • https://openalex.org/W2158267918
  • https://openalex.org/W2160978110
  • https://openalex.org/W2161343058
  • https://openalex.org/W2167320966
  • https://openalex.org/W2169572617
  • https://openalex.org/W2412487033
  • https://openalex.org/W2414062173
  • https://openalex.org/W2509569476
  • https://openalex.org/W2513392509
  • https://openalex.org/W2582101653
  • https://openalex.org/W2782233064
  • https://openalex.org/W2785236590
  • https://openalex.org/W2792666293
  • https://openalex.org/W2801429734
  • https://openalex.org/W2887033596
  • https://openalex.org/W2893506532
  • https://openalex.org/W2894031663
  • https://openalex.org/W2897321601
  • https://openalex.org/W2899358949
  • https://openalex.org/W2947447072
  • https://openalex.org/W2965231380
  • https://openalex.org/W2970173371
  • https://openalex.org/W2997791119
  • https://openalex.org/W3018849032
  • https://openalex.org/W3026266558
  • https://openalex.org/W3040512497
  • https://openalex.org/W3083775111
  • https://openalex.org/W3137412821
  • https://openalex.org/W3160906519
  • https://openalex.org/W3171644819
  • https://openalex.org/W3203606377
  • https://openalex.org/W4200333517
  • https://openalex.org/W4206764679
  • https://openalex.org/W4225137458
  • https://openalex.org/W4226145616
  • https://openalex.org/W4229005855
  • https://openalex.org/W4293247451