Published May 17, 2018 | Version v1
Publication Open

Inactivation of bpsl1039-1040 ATP-binding cassette transporter reduces intracellular survival in macrophages, biofilm formation and virulence in the murine model of Burkholderia pseudomallei infection

Creators

  • 1. Siriraj Hospital
  • 2. Mahidol University
  • 3. Mahidol Oxford Tropical Medicine Research Unit
  • 4. London School of Hygiene & Tropical Medicine
  • 5. Chiang Mai University
  • 6. Chulabhorn Research Institute

Description

Burkholderia pseudomallei, a gram-negative intracellular bacillus, is the causative agent of a tropical infectious disease called melioidosis. Bacterial ATP-binding cassette (ABC) transporters import and export a variety of molecules across bacterial cell membranes. At present, their significance in B. pseudomallei pathogenesis is poorly understood. We report here characterization of the BPSL1039-1040 ABC transporter. B. pseudomallei cultured in M9 medium supplemented with nitrate, demonstrated that BPSL1039-1040 is involved in nitrate transport for B. pseudomallei growth under anaerobic, but not aerobic conditions, suggesting that BPSL1039-1040 is functional under reduced oxygen tension. In addition, a nitrate reduction assay supported the function of BPSL1039-1040 as nitrate importer. A bpsl1039-1040 deficient mutant showed reduced biofilm formation as compared with the wild-type strain (P = 0.027) when cultured in LB medium supplemented with nitrate under anaerobic growth conditions. This reduction was not noticeable under aerobic conditions. This suggests that a gradient in oxygen levels could regulate the function of BPSL1039-1040 in B. pseudomallei nitrate metabolism. Furthermore, the B. pseudomallei bpsl1039-1040 mutant had a pronounced effect on plaque formation (P < 0.001), and was defective in intracellular survival in both non-phagocytic (HeLa) and phagocytic (J774A.1 macrophage) cells, suggesting reduced virulence in the mutant strain. The bpsl1039-1040 mutant was found to be attenuated in a BALB/c mouse intranasal infection model. Complementation of the bpsl1039-1040 deficient mutant with the plasmid-borne bpsl1039 gene could restore the phenotypes observed. We propose that the ability to acquire nitrate for survival under anaerobic conditions may, at least in part, be important for intracellular survival and has a contributory role in the pathogenesis of B. pseudomallei.

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

Translated Description (Arabic)

Burkholderia pseudomallei، وهي عصية داخل الخلايا سلبية الغرام، هي العامل المسبب لمرض معدي استوائي يسمى داء الميلويد. تستورد الناقلات البكتيرية لأشرطة ربط الأدينوسين ثلاثي الفوسفات (ABC) وتصدر مجموعة متنوعة من الجزيئات عبر أغشية الخلايا البكتيرية. في الوقت الحاضر، لا يتم فهم أهميتها في التسبب في B. pseudomallei بشكل جيد. نبلغ هنا عن توصيف ناقل BPSL1039 -1040 ABC. B. pseudomallei المستزرعة في وسط M9 المكمل بالنترات، أثبتت أن BPSL1039 -1040 يشارك في نقل النترات لنمو B. pseudomallei تحت الظروف اللاهوائية، ولكن ليس الهوائية، مما يشير إلى أن BPSL1039 -1040 يعمل تحت توتر أكسجين منخفض. بالإضافة إلى ذلك، دعم اختبار تقليل النترات وظيفة BPSL1039 -1040 كمستورد للنترات. أظهرت طفرة ناقصة bpsl1039 -1040 انخفاض تكوين الأغشية الحيوية مقارنة بالسلالة البرية (P = 0.027) عند استزراعها في وسط LB مكمل بالنترات في ظل ظروف النمو اللاهوائية. لم يكن هذا الانخفاض ملحوظًا في الظروف الهوائية. يشير هذا إلى أن التدرج في مستويات الأكسجين يمكن أن ينظم وظيفة BPSL1039 -1040 في استقلاب نترات B. pseudomallei. علاوة على ذلك، كان للطفرة B. pseudomallei bpsl1039 -1040 تأثير واضح على تكوين البلاك (P < 0.001)، وكانت معيبة في البقاء على قيد الحياة داخل الخلايا في كل من الخلايا غير البلعمية (HeLa) والبلعمية (J774A.1 macrophage)، مما يشير إلى انخفاض الفوعة في سلالة الطفرة. تم العثور على طفرة bpsl1039 -1040 مخففة في نموذج عدوى داخل الأنف للفأر BALB/c. يمكن أن يؤدي استكمال الطفرة الناقصة bpsl1039 -1040 مع جين bpsl1039 الذي يحمله البلازميد إلى استعادة الأنماط الظاهرية المرصودة. نقترح أن القدرة على الحصول على النترات للبقاء على قيد الحياة في ظل الظروف اللاهوائية قد تكون، جزئيًا على الأقل، مهمة للبقاء على قيد الحياة داخل الخلايا ولها دور مساهم في التسبب في B. pseudomallei.

Translated Description (French)

Burkholderia pseudomallei, un bacille intracellulaire Gram négatif, est l'agent causal d'une maladie infectieuse tropicale appelée mélioïdose. Les transporteurs à cassette de liaison à l'ATP (ABC) bactériens importent et exportent une variété de molécules à travers les membranes cellulaires bactériennes. À l'heure actuelle, leur signification dans la pathogenèse de B. pseudomallei est mal comprise. Nous rapportons ici la caractérisation du transporteur ABC BPSL1039-1040. B. pseudomallei cultivé dans un milieu M9 supplémenté en nitrate, a démontré que BPSL1039-1040 est impliqué dans le transport du nitrate pour la croissance de B. pseudomallei dans des conditions anaérobies, mais pas aérobies, suggérant que BPSL1039-1040 est fonctionnel sous une tension d'oxygène réduite. En outre, un test de réduction des nitrates a confirmé la fonction de BPSL1039-1040 en tant qu'importateur de nitrates. Un mutant déficient en bpsl1039-1040 a montré une formation réduite de biofilm par rapport à la souche de type sauvage (P = 0,027) lorsqu'il est cultivé dans un milieu LB supplémenté en nitrate dans des conditions de croissance anaérobie. Cette réduction n'était pas perceptible dans des conditions aérobies. Cela suggère qu'un gradient des niveaux d'oxygène pourrait réguler la fonction de BPSL1039-1040 dans le métabolisme des nitrates de B. pseudomallei. De plus, le mutant de B. pseudomallei bpsl1039-1040 a eu un effet prononcé sur la formation de la plaque (P < 0,001), et était défectueux dans la survie intracellulaire à la fois dans les cellules non-phagocytaires (HeLa) et phagocytaires (J774A.1 macrophage), suggérant une virulence réduite dans la souche mutante. Le mutant bpsl1039-1040 s'est avéré être atténué dans un modèle d'infection intranasale de souris BALB/c. La complémentation du mutant déficient en bpsl1039-1040 avec le gène bpsl1039 transmis par plasmide pourrait restaurer les phénotypes observés. Nous proposons que la capacité d'acquérir du nitrate pour la survie dans des conditions anaérobies peut, au moins en partie, être importante pour la survie intracellulaire et a un rôle contributif dans la pathogenèse de B. pseudomallei.

Translated Description (Spanish)

Burkholderia pseudomallei, un bacilo intracelular gramnegativo, es el agente causante de una enfermedad infecciosa tropical llamada melioidosis. Los transportadores bacterianos de casete de unión a ATP (ABC) importan y exportan una variedad de moléculas a través de las membranas celulares bacterianas. En la actualidad, su importancia en la patogénesis de B. pseudomallei es poco conocida. Presentamos aquí la caracterización del transportador ABC BPSL1039-1040. B. pseudomallei cultivado en medio M9 suplementado con nitrato, demostró que BPSL1039-1040 está involucrado en el transporte de nitrato para el crecimiento de B. pseudomallei en condiciones anaeróbicas, pero no aeróbicas, lo que sugiere que BPSL1039-1040 es funcional bajo tensión de oxígeno reducida. Además, un ensayo de reducción de nitrato apoyó la función de BPSL1039-1040 como importador de nitrato. Un mutante deficiente en bpsl1039-1040 mostró una formación de biopelícula reducida en comparación con la cepa de tipo salvaje (P = 0.027) cuando se cultivó en medio LB suplementado con nitrato en condiciones de crecimiento anaeróbico. Esta reducción no se notó en condiciones aeróbicas. Esto sugiere que un gradiente en los niveles de oxígeno podría regular la función de BPSL1039-1040 en el metabolismo del nitrato de B. pseudomallei. Además, el mutante bpsl1039-1040 de B. pseudomallei tuvo un efecto pronunciado sobre la formación de placas (P < 0.001) y fue defectuoso en la supervivencia intracelular tanto en células no fagocíticas (HeLa) como fagocíticas (macrófagos J774A.1), lo que sugiere una virulencia reducida en la cepa mutante. Se encontró que el mutante bpsl1039-1040 estaba atenuado en un modelo de infección intranasal de ratón BALB/c. La complementación del mutante deficiente en bpsl1039-1040 con el gen bpsl1039 transmitido por plásmido podría restaurar los fenotipos observados. Proponemos que la capacidad de adquirir nitrato para la supervivencia en condiciones anaeróbicas puede, al menos en parte, ser importante para la supervivencia intracelular y tiene un papel contribuyente en la patogénesis de B. pseudomallei.

Files

journal.pone.0196202&type=printable.pdf

Files (3.3 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
md5:6060b152f4bfa30eed82b4be90950f38
3.3 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
يؤدي تعطيل ناقل الكاسيت bpsl1039 -1040 المرتبط بـ ATP إلى تقليل البقاء على قيد الحياة داخل الخلايا في الضامة وتكوين الأغشية الحيوية والفوعة في نموذج الفئران لعدوى Burkholderia pseudomallei
Translated title (French)
L'inactivation du transporteur de cassette de liaison à l'ATP bpsl1039-1040 réduit la survie intracellulaire dans les macrophages, la formation de biofilm et la virulence dans le modèle murin d'infection à Burkholderia pseudomallei
Translated title (Spanish)
La inactivación del transportador de casete de unión a ATP bpsl1039-1040 reduce la supervivencia intracelular en macrófagos, la formación de biopelículas y la virulencia en el modelo murino de infección por Burkholderia pseudomallei

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2803743005
DOI
10.1371/journal.pone.0196202

Is supplement to
https://openalex.org/W4366135266 (Other)
https://openalex.org/W4310532169 (Other)
https://openalex.org/W4254629538 (Other)
https://openalex.org/W2947973176 (Other)
https://openalex.org/W2756188369 (Other)
https://openalex.org/W2131555210 (Other)
https://openalex.org/W2105753785 (Other)
https://openalex.org/W2059194614 (Other)
https://openalex.org/W1970941529 (Other)
https://openalex.org/W1969125915 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Thailand

References

  • https://openalex.org/W1609073127
  • https://openalex.org/W1803102843
  • https://openalex.org/W1823942469
  • https://openalex.org/W1873112834
  • https://openalex.org/W1966042751
  • https://openalex.org/W1974142413
  • https://openalex.org/W1977157584
  • https://openalex.org/W1981871034
  • https://openalex.org/W1986191025
  • https://openalex.org/W1994275281
  • https://openalex.org/W1997394341
  • https://openalex.org/W2003670869
  • https://openalex.org/W2029257196
  • https://openalex.org/W2031012242
  • https://openalex.org/W2034400607
  • https://openalex.org/W2062521521
  • https://openalex.org/W2068403157
  • https://openalex.org/W2069639612
  • https://openalex.org/W2074244434
  • https://openalex.org/W2082667898
  • https://openalex.org/W2091819001
  • https://openalex.org/W2096396297
  • https://openalex.org/W2107190182
  • https://openalex.org/W2107233780
  • https://openalex.org/W2108657319
  • https://openalex.org/W2112570744
  • https://openalex.org/W2115431876
  • https://openalex.org/W2116447158
  • https://openalex.org/W2127983091
  • https://openalex.org/W2129083787
  • https://openalex.org/W2131237419
  • https://openalex.org/W2131998156
  • https://openalex.org/W2139638142
  • https://openalex.org/W2145096861
  • https://openalex.org/W2149156757
  • https://openalex.org/W2165731733
  • https://openalex.org/W2232822184
  • https://openalex.org/W2407415576
  • https://openalex.org/W2737567850
  • https://openalex.org/W4211084778