Published September 24, 2018 | Version v1
Publication Open

Genomic Characterization of Lactobacillus delbrueckii TUA4408L and Evaluation of the Antiviral Activities of its Extracellular Polysaccharides in Porcine Intestinal Epithelial Cells

Creators

  • 1. Tohoku University
  • 2. National University of Tucumán
  • 3. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
  • 4. University of Concepción
  • 5. National Institute of Animal Health
  • 6. Miyagi University
  • 7. Maruishi Pharmaceutical (Japan)
  • 8. Mie University

Description

In lactic acid bacteria, the synthesis of exopolysaccharides (EPS) has been associated with some favorable technological properties as well as health-promoting benefits. Research works have shown the potential of EPS produced by lactobacilli to differentially modulate immune responses. However, most studies were performed in immune cells and few works have concentrated in the immunomodulatory activities of EPS in non-immune cells such as intestinal epithelial cells. In addition, the cellular and molecular mechanisms involved in the immunoregulatory effects of EPS have not been studied in detail. In this work, we have performed a genomic characterization of Lactobacillus delbrueckii subsp. delbrueckii TUA4408L and evaluated the immunomodulatory and antiviral properties of its acidic (APS) and neutral (NPS) EPS in porcine intestinal epithelial (PIE) cells. Whole genome sequencing allowed the analysis of the general features of L. delbrueckii TUA4408L genome as well as the characterization of its EPS genes. A typical EPS gene cluster was found in the TUA4408L genome consisting in five highly conserved genes epsA-E, and a variable region, which includes the genes for the polymerase wzy, the flippase wzx, and seven glycosyltransferases. In addition, we demonstrated here for the first time that L. delbrueckii TUA4408L and its EPS are able to improve the resistance of PIE cells against rotavirus infection by reducing viral replication and regulating inflammatory response. Moreover, studies in PIE cells demonstrated that the TUA4408L strain and its EPS differentially modulate the antiviral innate immune response triggered by the activation of Toll-like receptor 3 (TLR3). L. delbrueckii TUA4408L and its EPS are capable of increasing the activation of interferon regulatory factor (IRF)-3 and nuclear factor κB (NF-κB) signaling pathways leading to an improved expression of the antiviral factors interferon (IFN)-β, Myxovirus resistance gene A (MxA) and RNaseL.

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

Translated Description (Arabic)

في بكتيريا حمض اللبنيك، ارتبط تخليق عديد السكاريد الخارجي (EPS) ببعض الخصائص التكنولوجية المواتية بالإضافة إلى فوائد تعزيز الصحة. أظهرت الأعمال البحثية إمكانات EPS التي تنتجها العصيات اللبنية لتعديل الاستجابات المناعية بشكل تفاضلي. ومع ذلك، أجريت معظم الدراسات في الخلايا المناعية وتركزت أعمال قليلة في الأنشطة المناعية لـ EPS في الخلايا غير المناعية مثل الخلايا الظهارية المعوية. بالإضافة إلى ذلك، لم تتم دراسة الآليات الخلوية والجزيئية المشاركة في التأثيرات التنظيمية المناعية لـ EPS بالتفصيل. في هذا العمل، أجرينا توصيفًا جينيًا لـ Lactobacillus delbrueckii subsp. delbrueckii TUA4408L وقمنا بتقييم الخصائص المناعية والمضادة للفيروسات لـ EPS الحمضية (APS) والمحايدة (NPS) في الخلايا الظهارية المعوية للخنازير (PIE). سمح تسلسل الجينوم الكامل بتحليل السمات العامة لجينوم L. delbrueckii TUA4408L بالإضافة إلى توصيف جينات EPS الخاصة به. تم العثور على مجموعة جينات EPS نموذجية في جينوم TUA4408L تتكون من خمسة جينات محفوظة للغاية epsA - E، ومنطقة متغيرة، والتي تشمل جينات البوليميراز wzy، و flippase wzx، وسبعة جليكوسيل ترانسفيراز. بالإضافة إلى ذلك، أظهرنا هنا لأول مرة أن L. delbrueckii TUA4408L و EPS قادران على تحسين مقاومة الخلايا الفطرية ضد عدوى الفيروس العجلي عن طريق الحد من التكاثر الفيروسي وتنظيم الاستجابة الالتهابية. علاوة على ذلك، أظهرت الدراسات التي أجريت على الخلايا الدائرية أن سلالة TUA4408L و EPS الخاصة بها تعدل بشكل تفاضلي الاستجابة المناعية الفطرية المضادة للفيروسات الناجمة عن تنشيط المستقبل الشبيه بالرسوم 3 (TLR3). L. delbrueckii TUA4408L و EPS الخاص به قادران على زيادة تنشيط مسارات إشارات عامل الإنترفيرون التنظيمي (IRF)-3 والعامل النووي κB (NF - κB) مما يؤدي إلى تحسين التعبير عن إنترفيرون العوامل المضادة للفيروسات (IFN) - β وجين مقاومة الفيروس المخاطي A (MxA) و RNaseL.

Translated Description (French)

Chez les bactéries lactiques, la synthèse des exopolysaccharides (EPS) a été associée à certaines propriétés technologiques favorables ainsi qu'à des avantages pour la santé. Des travaux de recherche ont montré le potentiel de l'EPS produit par les lactobacilles à moduler différemment les réponses immunitaires. Cependant, la plupart des études ont été réalisées dans les cellules immunitaires et peu de travaux se sont concentrés sur les activités immunomodulatrices de l'EPS dans les cellules non immunitaires telles que les cellules épithéliales intestinales. De plus, les mécanismes cellulaires et moléculaires impliqués dans les effets immunorégulateurs de l'EPS n'ont pas été étudiés en détail. Dans ce travail, nous avons réalisé une caractérisation génomique de Lactobacillus delbrueckii subsp. delbrueckii TUA4408L et évalué les propriétés immunomodulatrices et antivirales de ses EPS acides (APS) et neutres (NPS) dans des cellules épithéliales intestinales porcines (PIE). Le séquençage du génome entier a permis l'analyse des caractéristiques générales du génome de L. delbrueckii TUA4408L ainsi que la caractérisation de ses gènes EPS. Un groupe de gènes EPS typique a été trouvé dans le génome de TUA4408L constitué de cinq gènes hautement conservés epsA-E et d'une région variable, qui comprend les gènes de la polymérase wzy, de la flippase wzx et de sept glycosyltransférases. De plus, nous avons démontré ici pour la première fois que L. delbrueckii TUA4408L et son EPS sont capables d'améliorer la résistance des cellules PIE contre l'infection à rotavirus en réduisant la réplication virale et en régulant la réponse inflammatoire. De plus, des études dans des cellules PIE ont démontré que la souche TUA4408L et son EPS modulent différemment la réponse immunitaire innée antivirale déclenchée par l'activation du récepteur Toll-like 3 (TLR3). L. delbrueckii TUA4408L et son EPS sont capables d'augmenter l'activation des voies de signalisation du facteur de régulation de l'interféron (IRF)-3 et du facteur nucléaire κB (NF-κB) conduisant à une expression améliorée des facteurs antiviraux interféron (IFN)-β, gène de résistance au myxovirus A (MxA) et RNaseL.

Translated Description (Spanish)

En las bacterias del ácido láctico, la síntesis de exopolisacáridos (eps) se ha asociado con algunas propiedades tecnológicas favorables, así como con beneficios para la salud. Los trabajos de investigación han demostrado el potencial del eps producido por los lactobacilos para modular diferencialmente las respuestas inmunitarias. Sin embargo, la mayoría de los estudios se realizaron en células inmunitarias y pocos trabajos se han concentrado en las actividades inmunomoduladoras del eps en células no inmunitarias como las células epiteliales intestinales. Además, no se han estudiado en detalle los mecanismos celulares y moleculares implicados en los efectos inmunorreguladores del eps. En este trabajo, hemos realizado una caracterización genómica de Lactobacillus delbrueckii subsp. delbrueckii TUA4408L y evaluado las propiedades inmunomoduladoras y antivirales de sus eps ácidos (APS) y neutros (NPS) en células epiteliales intestinales porcinas (PIE). La secuenciación del genoma completo permitió el análisis de las características generales del genoma de L. delbrueckii TUA4408L, así como la caracterización de sus genes eps. Se encontró un clúster de genes eps típico en el genoma TUA4408L que consiste en cinco genes altamente conservados epsA-E y una región variable, que incluye los genes para la polimerasa wzy, la flipasa wzx y siete glicosiltransferasas. Además, demostramos aquí por primera vez que L. delbrueckii TUA4408L y su eps son capaces de mejorar la resistencia de las células PIE contra la infección por rotavirus al reducir la replicación viral y regular la respuesta inflamatoria. Además, los estudios en células PIE demostraron que la cepa TUA4408L y su eps modulan diferencialmente la respuesta inmune innata antiviral desencadenada por la activación del receptor tipo Toll 3 (TLR3). L. delbrueckii TUA4408L y su eps son capaces de aumentar la activación de las vías de señalización del factor regulador de interferón (IRF)-3 y del factor nuclear κB (NF-κB) que conducen a una mejor expresión de los factores antivirales interferón (IFN)-β, gen de resistencia a Myxovirus A (MxA) y RNasaL.

Files

pdf.pdf

Files (3.0 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
md5:4d31a8e1488ee103ebb483b91df1710d
3.0 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
التوصيف الجيني للعصية اللبنية ديلبرويكي TUA4408L وتقييم الأنشطة المضادة للفيروسات من السكريات خارج الخلايا في الخلايا الظهارية المعوية للخنازير
Translated title (French)
Caractérisation génomique de Lactobacillus delbrueckii TUA4408L et évaluation des activités antivirales de ses polysaccharides extracellulaires dans les cellules épithéliales intestinales porcines
Translated title (Spanish)
Caracterización genómica de Lactobacillus delbrueckii TUA4408L y evaluación de las actividades antivirales de sus polisacáridos extracelulares en células epiteliales intestinales porcinas

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2891792962
DOI
10.3389/fimmu.2018.02178

Is supplement to
https://openalex.org/W4361243063 (Other)
https://openalex.org/W4301001075 (Other)
https://openalex.org/W4210753349 (Other)
https://openalex.org/W3158189609 (Other)
https://openalex.org/W2742564441 (Other)
https://openalex.org/W2368291157 (Other)
https://openalex.org/W2089333302 (Other)
https://openalex.org/W2076361525 (Other)
https://openalex.org/W2027819724 (Other)
https://openalex.org/W1968793128 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Argentina

References

  • https://openalex.org/W1511523469
  • https://openalex.org/W1556184331
  • https://openalex.org/W1962511056
  • https://openalex.org/W1970936381
  • https://openalex.org/W1974784632
  • https://openalex.org/W1979734780
  • https://openalex.org/W1980754586
  • https://openalex.org/W1983403167
  • https://openalex.org/W1987679698
  • https://openalex.org/W1989624993
  • https://openalex.org/W2008274231
  • https://openalex.org/W2018454041
  • https://openalex.org/W2048833964
  • https://openalex.org/W2058440842
  • https://openalex.org/W2070300719
  • https://openalex.org/W2085600797
  • https://openalex.org/W2089681821
  • https://openalex.org/W2096093282
  • https://openalex.org/W2097266148
  • https://openalex.org/W2100363512
  • https://openalex.org/W2109363982
  • https://openalex.org/W2114229205
  • https://openalex.org/W2120934191
  • https://openalex.org/W2122673596
  • https://openalex.org/W2127096898
  • https://openalex.org/W2131312461
  • https://openalex.org/W2132926880
  • https://openalex.org/W2142428670
  • https://openalex.org/W2157413902
  • https://openalex.org/W2160085982
  • https://openalex.org/W2168420558
  • https://openalex.org/W2169098580
  • https://openalex.org/W2199695484
  • https://openalex.org/W2311203695
  • https://openalex.org/W2313067381
  • https://openalex.org/W2333230870
  • https://openalex.org/W2472252306
  • https://openalex.org/W2512321589
  • https://openalex.org/W2531157849
  • https://openalex.org/W2544493586
  • https://openalex.org/W2559315281
  • https://openalex.org/W2559474966
  • https://openalex.org/W2583698880
  • https://openalex.org/W2590093042
  • https://openalex.org/W2610656577
  • https://openalex.org/W2630895790
  • https://openalex.org/W2742820791