Published July 28, 2020
| Version v1
Publication
Open
Transcriptional portrait of M. bovis BCG during biofilm production shows genes differentially expressed during intercellular aggregation and substrate attachment
Creators
- 1. Secretaría de Salud de Jalisco
- 2. Institute for Systems Biology
- 3. Mexican Social Security Institute
- 4. University of Colorado Denver
Description
Abstract Mycobacterium tuberculosis and M. smegmatis form drug-tolerant biofilms through dedicated genetic programs. In support of a stepwise process regulating biofilm production in mycobacteria, it was shown elsewhere that lsr2 participates in intercellular aggregation, while groEL1 was required for biofilm maturation in M. smegmatis . Here, by means of RNA-Seq, we monitored the early steps of biofilm production in M. bovis BCG, to distinguish intercellular aggregation from attachment to a surface. Genes encoding for the transcriptional regulators dosR and BCG0114 ( Rv0081 ) were significantly regulated and responded differently to intercellular aggregation and surface attachment. Moreover, a M. tuberculosis H37Rv deletion mutant in the Rv3134c-dosS-dosR regulon, formed less biofilm than wild type M. tuberculosis , a phenotype reverted upon reintroduction of this operon into the mutant. Combining RT-qPCR with microbiological assays (colony and surface pellicle morphologies, biofilm quantification, Ziehl–Neelsen staining, growth curve and replication of planktonic cells), we found that BCG0642c affected biofilm production and replication of planktonic BCG, whereas ethR affected only phenotypes linked to planktonic cells despite its downregulation at the intercellular aggregation step. Our results provide evidence for a stage-dependent expression of genes that contribute to biofilm production in slow-growing mycobacteria.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تشكل المتفطرة السلية و M. smegmatis الأغشية الحيوية المقاومة للأدوية من خلال برامج وراثية مخصصة. لدعم عملية تدريجية تنظم إنتاج الغشاء الحيوي في البكتيريا الفطرية، تبين في مكان آخر أن lsr2 يشارك في التجميع بين الخلايا، في حين كان groEL1 مطلوبًا لنضج الغشاء الحيوي في M. smegmatis . هنا، عن طريق RNA - Seq، راقبنا الخطوات المبكرة لإنتاج الأغشية الحيوية في M. bovis BCG، لتمييز التجميع بين الخلايا من التعلق بالسطح. تم تنظيم ترميز الجينات لمنظمي النسخ DOSR و BCG0114 ( Rv0081) بشكل كبير واستجاب بشكل مختلف للتجميع بين الخلايا والتعلق السطحي. علاوة على ذلك، شكلت طفرة حذف M. Tuberculosis H37Rv في منظم Rv3134c - dosS - dosR، غشاء حيوي أقل من النوع البري M. Tuberculosis ، وهو نمط ظاهري ارتد عند إعادة إدخال هذا الأوبيرون في الطفرة. من خلال الجمع بين RT - qPCR والمقايسات الميكروبيولوجية (مورفولوجيا المستعمرات والسطح، والتقدير الكمي للغشاء الحيوي، وتلطيخ Ziehl - Neelsen، ومنحنى النمو وتكرار الخلايا العوالق)، وجدنا أن BCG0642c أثر على إنتاج الغشاء الحيوي وتكرار BCG العوالق، في حين أن EthR أثر فقط على الأنماط الظاهرية المرتبطة بالخلايا العوالق على الرغم من انخفاض تنظيمها في خطوة التجميع بين الخلايا. تقدم نتائجنا دليلاً على تعبير يعتمد على المرحلة للجينات التي تساهم في إنتاج الأغشية الحيوية في البكتيريا الفطرية بطيئة النمو.Translated Description (French)
Résumé Mycobacterium tuberculosis et M. smegmatis forment des biofilms tolérants aux médicaments grâce à des programmes génétiques dédiés. À l'appui d'un processus par étapes régulant la production de biofilm chez les mycobactéries, il a été montré ailleurs que lsr2 participe à l'agrégation intercellulaire, tandis que groEL1 était nécessaire à la maturation du biofilm chez M. smegmatis . Ici, au moyen de RNA-Seq, nous avons suivi les premières étapes de la production de biofilm chez M. bovis BCG, afin de distinguer l'agrégation intercellulaire de la fixation à une surface. Les gènes codant pour les régulateurs transcriptionnels dosR et BCG0114 (Rv0081) ont été significativement régulés et ont répondu différemment à l'agrégation intercellulaire et à la fixation de surface. De plus, un mutant de délétion de M. tuberculosis H37Rv dans le régulon Rv3134c-dosS-dosR, a formé moins de biofilm que M. tuberculosis de type sauvage, un phénotype inversé lors de la réintroduction de cet opéron dans le mutant. En combinant la RT-qPCR avec des tests microbiologiques (morphologies des colonies et des pellicules de surface, quantification du biofilm, coloration Ziehl–Neelsen, courbe de croissance et réplication des cellules planctoniques), nous avons constaté que le BCG0642c affectait la production et la réplication du biofilm du BCG planctonique, alors que l'ethR n'affectait que les phénotypes liés aux cellules planctoniques malgré sa régulation négative à l'étape d'agrégation intercellulaire. Nos résultats fournissent des preuves d'une expression dépendante du stade des gènes qui contribuent à la production de biofilm chez les mycobactéries à croissance lente.Translated Description (Spanish)
Resumen Mycobacterium tuberculosis y M. smegmatis forman biopelículas tolerantes a los medicamentos a través de programas genéticos dedicados. En apoyo de un proceso gradual que regula la producción de biopelícula en micobacterias, se demostró en otros lugares que lsr2 participa en la agregación intercelular, mientras que groEL1 era necesario para la maduración de la biopelícula en M. smegmatis . Aquí, mediante RNA-Seq, monitorizamos los primeros pasos de la producción de biopelículas en M. bovis BCG, para distinguir la agregación intercelular de la unión a una superficie. Los genes que codifican los reguladores transcripcionales dosR y BCG0114 (Rv0081) se regularon significativamente y respondieron de manera diferente a la agregación intercelular y la unión a la superficie. Además, un mutante de deleción H37Rv de M. tuberculosis en el regulón Rv3134c-dosS-dosR, formó menos biopelícula que M. tuberculosis de tipo salvaje, un fenotipo revertido tras la reintroducción de este operón en el mutante. Combinando RT-qPCR con ensayos microbiológicos (morfologías de colonia y película superficial, cuantificación de biopelícula, tinción de Ziehl–Neelsen, curva de crecimiento y replicación de células planctónicas), encontramos que BCG0642c afectó la producción de biopelícula y la replicación de BCG planctónica, mientras que ethR afectó solo a los fenotipos vinculados a las células planctónicas a pesar de su regulación negativa en la etapa de agregación intercelular. Nuestros resultados proporcionan evidencia de una expresión dependiente de la etapa de genes que contribuyen a la producción de biopelículas en micobacterias de crecimiento lento.Files
s41598-020-69152-2.pdf.pdf
Files
(3.2 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:040b5f6b41df525f241fb991ccc09738
|
3.2 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تُظهر الصورة النصية لـ M. bovis BCG أثناء إنتاج الأغشية الحيوية جينات معبر عنها بشكل مختلف أثناء التجميع بين الخلايا والتعلق بالركيزة
- Translated title (French)
- Portrait transcriptionnel de M. bovis BCG pendant la production du biofilm montre des gènes exprimés différemment pendant l'agrégation intercellulaire et la fixation du substrat
- Translated title (Spanish)
- El retrato transcripcional de M. bovis BCG durante la producción de biopelículas muestra genes expresados diferencialmente durante la agregación intercelular y la unión al sustrato
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3046072219
- DOI
- 10.1038/s41598-020-69152-2
References
- https://openalex.org/W1891754006
- https://openalex.org/W1983301189
- https://openalex.org/W1995031332
- https://openalex.org/W2003142446
- https://openalex.org/W2005068626
- https://openalex.org/W2012579922
- https://openalex.org/W2035421116
- https://openalex.org/W2040694642
- https://openalex.org/W2078290231
- https://openalex.org/W2081377116
- https://openalex.org/W2099183065
- https://openalex.org/W2107277218
- https://openalex.org/W2120842435
- https://openalex.org/W2122568531
- https://openalex.org/W2135524542
- https://openalex.org/W2136609905
- https://openalex.org/W2139451383
- https://openalex.org/W2141425631
- https://openalex.org/W2151749501
- https://openalex.org/W2153420348
- https://openalex.org/W2159879002
- https://openalex.org/W2161708075
- https://openalex.org/W2168255548
- https://openalex.org/W2169109503
- https://openalex.org/W2169565674
- https://openalex.org/W2170551349
- https://openalex.org/W2179438025
- https://openalex.org/W2277861006
- https://openalex.org/W2343320059
- https://openalex.org/W2562944419
- https://openalex.org/W2687206994
- https://openalex.org/W2735736818
- https://openalex.org/W2745635658
- https://openalex.org/W2769737456
- https://openalex.org/W2772818769
- https://openalex.org/W2801907045
- https://openalex.org/W2805728298
- https://openalex.org/W2808373354
- https://openalex.org/W2888014532
- https://openalex.org/W2945740525
- https://openalex.org/W2955132254
- https://openalex.org/W2972328832
- https://openalex.org/W2981877912
- https://openalex.org/W3005199347
- https://openalex.org/W3014452313
- https://openalex.org/W3015019977
- https://openalex.org/W3018524317
- https://openalex.org/W4294107304