Published May 28, 2019
| Version v1
Publication
Open
Three Capsular Polysaccharide Synthesis-Related Glucosyltransferases, GT-1, GT-2 and WcaJ, Are Associated With Virulence and Phage Sensitivity of Klebsiella pneumoniae
Creators
- 1. Jilin University
- 2. Army Medical University
- 3. Peking University
- 4. First Hospital of Jilin University
- 5. Abdul Wali Khan University Mardan
- 6. Yangzhou University
Description
Klebsiella pneumoniae (K. pneumoniae) spp. are important nosocomial and community-acquired opportunistic pathogens, which cause various infections. We observed that K. pneumoniae strain K7 abruptly mutates to rough-type phage-resistant phenotype upon treatment with phage GH-K3. In the present study, the rough-type phage-resistant mutant named K7RR showed much lower virulence than K7. Liquid chromatography-tandem mass spectrometry (LC-MS-MS) analysis indicated that WcaJ and two undefined glycosyltransferases (GTs)- named GT-1, GT-2- were found to be down-regulated drastically in K7RR as compared to K7 strain. GT-1, GT-2, and wcaJ are all located in the gene cluster of capsular polysaccharide (CPS). Upon deletion, even of single component, of GT-1, GT-2, and wcaJ resulted clearly in significant decline of CPS synthesis with concomitant development of GH-K3 resistance and decline of virulence of K. pneumoniae, indicating that all these three GTs are more likely involved in maintenance of phage sensitivity and bacterial virulence. Additionally, K7RR and GT-deficient strains were found sensitive to endocytosis of macrophages. Mitogen-activated protein kinase (MAPK) signaling pathway of macrophages was significantly activated by K7RR and GT-deficient strains comparing with that of K7. Interestingly, in the presence of macromolecular CPS residues (>250 KD), K7(ΔGT-1) and K7(ΔwcaJ) could still be bounded by GH-K3, though with a modest adsorption efficiency, and showed minor virulence, suggesting that the CPS residues accumulated upon deletion of GT-1 or wcaJ did retain phage binding sites as well maintain mild virulence. In brief, our study defines, for the first time, the potential roles of GT-1, GT-2, and WcaJ in K. pneumoniae in bacterial virulence and generation of rough-type mutation under the pressure of bacteriophage.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
Klebsiella pneumoniae (K. pneumoniae) spp. هي مستشفيات مهمة ومسببات الأمراض الانتهازية المكتسبة من المجتمع، والتي تسبب التهابات مختلفة. لاحظنا أن سلالة الالتهاب الرئوي K7 تتحول فجأة إلى نمط ظاهري مقاوم للعاثية من النوع الخام عند العلاج بالعاثية GH - K3. في الدراسة الحالية، أظهرت الطفرة المقاومة للعاثية من النوع الخام المسماة K7RR ضراوة أقل بكثير من K7. أشار تحليل اللوني السائل - قياس الطيف الكتلي الترادفي (LC - MS - MS) إلى أن WcaJ واثنين من ناقلات الجليكوزيل غير المحددة (GTs)- المسماة GT -1، GT -2 - تم العثور على أنها منخفضة التنظيم بشكل كبير في K7RR مقارنة بسلالة K7. تقع كل من GT -1 و GT -2 و wcaJ في المجموعة الجينية لعديد السكاريد المحفظي (CPS). عند الحذف، حتى من مكون واحد، من GT -1 و GT -2 و wcaJ أدى بوضوح إلى انخفاض كبير في تخليق CPS مع تطور مصاحب لمقاومة GH - K3 وانخفاض فوعة K. الالتهاب الرئوي، مما يشير إلى أن كل هذه GTs الثلاثة من المرجح أن تشارك في الحفاظ على حساسية العاثية والفوعة البكتيرية. بالإضافة إلى ذلك، تم العثور على سلالات K7RR و GT التي تعاني من نقص حساسة للإلتقام في البلاعم. تم تنشيط مسار إشارات البروتين كيناز المنشط بالميتوجين (MAPK) للبلاعم بشكل كبير بواسطة سلالات K7RR و GT الناقصة مقارنة بسلالات K7. ومن المثير للاهتمام، في وجود بقايا كبس الجزيئات الكبيرة (>250 دينار كويتي)، K7(ΔGT -1) و K7(ΔwcaJ) لا يزال من الممكن أن تكون محدودة من قبل غ- K3، على الرغم من مع كفاءة امتصاص متواضعة، وأظهرت ضراوة طفيفة، مما يشير إلى أن بقايا كبس المتراكمة عند حذف غ-1 أو وكج احتفظت بمواقع ربط العاثية وكذلك الحفاظ على ضراوة خفيفة. باختصار، تحدد دراستنا، لأول مرة، الأدوار المحتملة لـ GT -1 و GT -2 و WcaJ في K. الالتهاب الرئوي في الفوعة البكتيرية وتوليد طفرة من النوع الخام تحت ضغط العاثية.Translated Description (French)
Klebsiella pneumoniae (K. pneumoniae) spp. sont d'importants agents pathogènes opportunistes nosocomiaux et acquis dans la communauté, qui causent diverses infections. Nous avons observé que la souche K7 de K. pneumoniae mute brusquement en phénotype résistant aux phages de type rugueux lors d'un traitement avec le phage GH-K3. Dans la présente étude, le mutant résistant aux phages de type rugueux nommé K7RR a montré une virulence beaucoup plus faible que K7. L'analyse par chromatographie en phase liquide et spectrométrie de masse en tandem (LC-MS-MS) a indiqué que le WcaJ et deux glycosyltransférases (GT) non définies - nommées GT-1, GT-2 - étaient régulés à la baisse de manière drastique dans le K7RR par rapport à la souche K7. GT-1, GT-2 et wcaJ sont tous situés dans le groupe de gènes du polysaccharide capsulaire (CPS). La délétion, même d'un composant unique, de GT-1, GT-2 et wcaJ a clairement entraîné un déclin significatif de la synthèse de la CPS avec le développement concomitant d'une résistance à la GH-K3 et un déclin de la virulence de K. pneumoniae, indiquant que ces trois GT sont plus susceptibles d'être impliquées dans le maintien de la sensibilité aux phages et de la virulence bactérienne. De plus, les souches déficientes en K7RR et en GT se sont révélées sensibles à l'endocytose des macrophages. La voie de signalisation de la protéine kinase activée par les mitogènes (MAPK) des macrophages a été activée de manière significative par les souches déficientes en K7RR et en GT par rapport à celle de K7. Fait intéressant, en présence de résidus CPS macromoléculaires (>250 KD), K7(ΔGT-1) et K7(ΔwcaJ) pouvaient encore être limités par GH-K3, bien qu'avec une efficacité d'adsorption modeste, et présentaient une virulence mineure, suggérant que les résidus CPS accumulés lors de la délétion de GT-1 ou wcaJ conservaient des sites de liaison aux phages et maintenaient une virulence légère. En bref, notre étude définit, pour la première fois, les rôles potentiels de GT-1, GT-2 et WcaJ chez K. pneumoniae dans la virulence bactérienne et la génération de mutation de type rugueux sous la pression du bactériophage.Translated Description (Spanish)
Klebsiella pneumoniae (K. pneumoniae) spp. son importantes patógenos oportunistas nosocomiales y adquiridos en la comunidad, que causan diversas infecciones. Observamos que la cepa K7 de K. pneumoniae muta abruptamente a un fenotipo resistente a los fagos de tipo rugoso tras el tratamiento con el fago GH-K3. En el presente estudio, el mutante resistente a fagos de tipo rugoso llamado K7RR mostró una virulencia mucho menor que K7. El análisis de cromatografía líquida-espectrometría de masas en tándem (LC-MS-MS) indicó que se encontró que WcaJ y dos glicosiltransferasas indefinidas (GT), llamadas GT-1, GT-2-, estaban reguladas por disminución drásticamente en K7RR en comparación con la cepa K7. GT-1, GT-2 y wcaJ se encuentran en el grupo de genes de polisacárido capsular (CPS). Tras la eliminación, incluso de un solo componente, de GT-1, GT-2 y wcaJ resultó claramente en una disminución significativa de la síntesis de CPS con el desarrollo concomitante de resistencia a GH-K3 y disminución de la virulencia de K. pneumoniae, lo que indica que es más probable que estas tres GT estén involucradas en el mantenimiento de la sensibilidad de los fagos y la virulencia bacteriana. Además, se encontró que las cepas deficientes en K7RR y GT eran sensibles a la endocitosis de los macrófagos. La vía de señalización de la proteína quinasa activada por mitógenos (MAPK) de los macrófagos se activó significativamente por las cepas deficientes en K7RR y GT en comparación con la de K7. Curiosamente, en presencia de residuos de CPS macromoleculares (>250 KD), K7(ΔGT-1) y K7(ΔwcaJ) aún podrían estar unidos por GH-K3, aunque con una eficiencia de adsorción modesta, y mostraron una virulencia menor, lo que sugiere que los residuos de CPS acumulados tras la eliminación de GT-1 o wcaJ retuvieron los sitios de unión al fago y mantuvieron una virulencia leve. En resumen, nuestro estudio define, por primera vez, los posibles roles de GT-1, GT-2 y WcaJ en K. pneumoniae en la virulencia bacteriana y la generación de mutaciones de tipo rugoso bajo la presión del bacteriófago.Files
pdf.pdf
Files
(3.4 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:e5ceeb5a70e2efa18ba24d4987c8ad08
|
3.4 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- ترتبط ثلاثة أنواع من ناقلات الجلوكوزيل المرتبطة بتوليف السكاريد المحفظي، GT -1 و GT -2 و WcaJ، بالفوعة وحساسية العاثية للالتهاب الرئوي الكلبيسي
- Translated title (French)
- Trois glucosyltransférases liées à la synthèse des polysaccharides capsulaires, GT-1, GT-2 et WcaJ, sont associées à la virulence et à la sensibilité aux phages de Klebsiella pneumoniae
- Translated title (Spanish)
- Tres glucosiltransferasas relacionadas con la síntesis de polisacáridos capsulares, GT-1, GT-2 y WcaJ, están asociadas con la virulencia y la sensibilidad a los fagos de Klebsiella pneumoniae
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2947042688
- DOI
- 10.3389/fmicb.2019.01189
References
- https://openalex.org/W1586679247
- https://openalex.org/W1861540652
- https://openalex.org/W1909921389
- https://openalex.org/W1957414440
- https://openalex.org/W1961211408
- https://openalex.org/W1975080578
- https://openalex.org/W2000443479
- https://openalex.org/W2000541324
- https://openalex.org/W2005924101
- https://openalex.org/W2011465111
- https://openalex.org/W2012267745
- https://openalex.org/W2019197162
- https://openalex.org/W2019795239
- https://openalex.org/W2027603386
- https://openalex.org/W2034611055
- https://openalex.org/W2040375736
- https://openalex.org/W2047343629
- https://openalex.org/W2066904449
- https://openalex.org/W2073524246
- https://openalex.org/W2074524562
- https://openalex.org/W2095617140
- https://openalex.org/W2104664744
- https://openalex.org/W2111538183
- https://openalex.org/W2113128057
- https://openalex.org/W2117319600
- https://openalex.org/W2120212345
- https://openalex.org/W2122369322
- https://openalex.org/W2123006200
- https://openalex.org/W2126804813
- https://openalex.org/W2132454282
- https://openalex.org/W2133482511
- https://openalex.org/W2136752523
- https://openalex.org/W2138717800
- https://openalex.org/W2143502457
- https://openalex.org/W2145069900
- https://openalex.org/W2145111808
- https://openalex.org/W2155591307
- https://openalex.org/W2155673306
- https://openalex.org/W2167254659
- https://openalex.org/W2172169010
- https://openalex.org/W2172461681
- https://openalex.org/W2235238101
- https://openalex.org/W2285075277
- https://openalex.org/W2311213081
- https://openalex.org/W2325596649
- https://openalex.org/W2332480151
- https://openalex.org/W2443415468
- https://openalex.org/W2537623931
- https://openalex.org/W2558551622
- https://openalex.org/W2602703736
- https://openalex.org/W2605881152
- https://openalex.org/W2806659441
- https://openalex.org/W2810218243
- https://openalex.org/W2897265288
- https://openalex.org/W4244964088