Published December 1, 2020
| Version v1
Publication
Open
Mechanisms involved in the adaptation of<i>Escherichia coli</i>O157:H7 to the host intestinal microenvironment
Creators
- 1. Academia Nacional de Medicina
- 2. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
- 3. Roslin Institute
- 4. University of Edinburgh
Description
Host adaptation of pathogens may increase intra- and interspecies transmission. We showed previously that the passage of a clinically isolated enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC) O157 strain (125/99) through the gastrointestinal tract of mice increases its pathogenicity in the same host. In this work, we aimed to elucidate the underlying mechanism(s) involved in the patho-adaptation of the stool-recovered (125RR) strain. We assessed the global transcription profile by microarray and found almost 100 differentially expressed genes in 125RR strain compared with 125/99 strain. We detected an overexpression of Type Three Secretion System (TTSS) proteins at the mRNA and protein levels and demonstrated increased adhesion to epithelial cell lines for the 125RR strain. Additional key attributes of the 125RR strain were: increased motility on semisolid agar, which correlated with an increased fliC mRNA level; reduced Stx2 production at the mRNA and protein levels; increased survival at pH 2.5, as determined by acid resistance assays. We tested whether the overexpression of the LEE-encoded regulator (ler) in trans in the 125/99 strain could recreate the increased pathogenicity observed in the 125RR strain. As anticipated ler overexpression led to increased expression of TTSS proteins and bacterial adhesion to epithelial cells in vitro but also increased mortality and intestinal colonization in vivo. We conclude that this host-adaptation process required changes in several mechanisms that improved EHEC O157 fitness in the new host. The research highlights some of the bacterial mechanisms required for horizontal transmission of these zoonotic pathogens between their animal and human populations.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
قد يؤدي تكيف المضيف مع مسببات الأمراض إلى زيادة انتقال العدوى داخل الأنواع وفيما بينها. أظهرنا سابقًا أن مرور سلالة الإشريكية القولونية المعوية المعزولة سريريًا (EHEC) O157 (125/99) عبر الجهاز الهضمي للفئران يزيد من إمراضيتها في نفس المضيف. في هذا العمل، كنا نهدف إلى توضيح الآلية(الآليات) الأساسية المشاركة في التكيف المرضي لسلالة البراز المستعادة (125RR). قمنا بتقييم ملف النسخ العالمي عن طريق المصفوفة الدقيقة ووجدنا ما يقرب من 100 جين معبر عنها بشكل تفاضلي في سلالة 125RR مقارنة بسلالة 125/99. اكتشفنا إفراطًا في التعبير عن بروتينات نظام الإفراز من النوع الثالث (TTSs) عند مستويات الحمض النووي الريبوزي المرسال (mRNA) والبروتين وأظهرنا التصاقًا متزايدًا بخطوط الخلايا الظهارية لسلالة 125RR. كانت السمات الرئيسية الإضافية لسلالة 125RR هي: زيادة الحركة على الآجار شبه الصلب، والذي يرتبط بزيادة مستوى الحمض النووي الريبوزي الرسول fliC ؛ انخفاض إنتاج Stx2 عند مستويات الحمض النووي الريبوزي الرسول والبروتين ؛ زيادة البقاء على قيد الحياة عند درجة الحموضة 2.5، على النحو الذي تحدده فحوصات مقاومة الحمض. لقد اختبرنا ما إذا كان التعبير المفرط لمنظم LEE المشفر (LER) في ترانس في سلالة 125/99 يمكن أن يعيد خلق زيادة الإمراض التي لوحظت في سلالة 125RR. كما هو متوقع، أدى الإفراط في التعبير إلى زيادة التعبير عن بروتينات TTSs والالتصاق البكتيري بالخلايا الظهارية في المختبر ولكن أيضًا زيادة الوفيات والاستعمار المعوي في الجسم الحي. نستنتج أن عملية تكييف المضيف هذه تتطلب تغييرات في العديد من الآليات التي حسنت لياقة EHEC O157 في المضيف الجديد. يسلط البحث الضوء على بعض الآليات البكتيرية اللازمة للانتقال الأفقي لهذه مسببات الأمراض الحيوانية المنشأ بين مجموعاتها الحيوانية والبشرية.Translated Description (French)
L'adaptation des pathogènes par l'hôte peut augmenter la transmission intra- et inter-espèces. Nous avons montré précédemment que le passage d'une souche Escherichia coli (EHEC) O157 entérohémorragique (125/99) cliniquement isolée dans le tractus gastro-intestinal de souris augmente sa pathogénicité chez le même hôte. Dans ce travail, nous avons cherché à élucider le (s) mécanisme(s) sous-jacent (s) impliqué (s) dans la patho-adaptation de la souche récupérée des selles (125RR). Nous avons évalué le profil de transcription global par microréseau et trouvé près de 100 gènes exprimés différemment dans la souche 125RR par rapport à la souche 125/99. Nous avons détecté une surexpression des protéines du système de sécrétion de type 3 (TTSS) aux niveaux de l'ARNm et des protéines et avons démontré une adhésion accrue aux lignées cellulaires épithéliales pour la souche 125RR. Les attributs clés supplémentaires de la souche 125RR étaient : une motilité accrue sur gélose semi-solide, qui était corrélée à une augmentation du taux d'ARNm de fliC ; une production réduite de Stx2 aux niveaux de l'ARNm et des protéines ; une survie accrue à pH 2,5, telle que déterminée par des tests de résistance aux acides. Nous avons testé si la surexpression du régulateur codé par LEE (ler) en trans dans la souche 125/99 pouvait recréer la pathogénicité accrue observée dans la souche 125RR. Comme prévu, la surexpression a conduit à une augmentation de l'expression des protéines TTSS et de l'adhésion bactérienne aux cellules épithéliales in vitro, mais aussi à une augmentation de la mortalité et de la colonisation intestinale in vivo. Nous concluons que ce processus d'adaptation de l'hôte a nécessité des changements dans plusieurs mécanismes qui ont amélioré la condition physique de l'EHEC O157 chez le nouvel hôte. La recherche met en évidence certains des mécanismes bactériens nécessaires à la transmission horizontale de ces agents pathogènes zoonotiques entre leurs populations animales et humaines.Translated Description (Spanish)
La adaptación de los patógenos al huésped puede aumentar la transmisión intra e interespecie. Demostramos previamente que el paso de una cepa O157 de Escherichia coli enterohemorrágica (EHEC) clínicamente aislada (125/99) a través del tracto gastrointestinal de ratones aumenta su patogenicidad en el mismo huésped. En este trabajo, nuestro objetivo fue dilucidar los mecanismos subyacentes involucrados en la patoadaptación de la cepa recuperada en heces (125RR). Evaluamos el perfil de transcripción global por micromatriz y encontramos casi 100 genes expresados diferencialmente en la cepa 125RR en comparación con la cepa 125/99. Detectamos una sobreexpresión de proteínas del Sistema de Secreción de Tipo TRES (TTSS) en los niveles de ARNm y proteína y demostramos una mayor adhesión a líneas celulares epiteliales para la cepa 125RR. Los atributos clave adicionales de la cepa 125RR fueron: aumento de la motilidad en agar semisólido, que se correlacionó con un aumento del nivel de ARNm de fliC; reducción de la producción de Stx2 en los niveles de ARNm y proteína; aumento de la supervivencia a pH 2,5, según lo determinado por los ensayos de resistencia a los ácidos. Probamos si la sobreexpresión del regulador codificado por Lee (ler) en trans en la cepa 125/99 podría recrear el aumento de la patogenicidad observado en la cepa 125RR. Como se anticipó, la sobreexpresión de LER condujo a una mayor expresión de proteínas TTS y adhesión bacteriana a células epiteliales in vitro, pero también a una mayor mortalidad y colonización intestinal in vivo. Concluimos que este proceso de adaptación al host requirió cambios en varios mecanismos que mejoraron la aptitud de EHEC O157 en el nuevo host. La investigación destaca algunos de los mecanismos bacterianos necesarios para la transmisión horizontal de estos patógenos zoonóticos entre sus poblaciones animales y humanas.Files
AAM_CS_2020_0971.pdf.pdf
Files
(13.3 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:bca60928d4f21dca91d2fd59e3be35d2
|
13.3 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- الآليات المشاركة في تكييف<i> الإشريكية القولونية O157</i>: H7 مع البيئة الدقيقة للأمعاء المضيفة
- Translated title (French)
- Mécanismes impliqués dans l'adaptation d'<i>Escherichia coli</i>O157 :H7 au microenvironnement intestinal de l'hôte
- Translated title (Spanish)
- Mecanismos implicados en la adaptación de<i>Escherichia coli</i>O157:H7 al microambiente intestinal del huésped
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3109517986
- DOI
- 10.1042/cs20200971
References
- https://openalex.org/W1484998934
- https://openalex.org/W1551233459
- https://openalex.org/W1598637525
- https://openalex.org/W1904815041
- https://openalex.org/W1944002489
- https://openalex.org/W1964868893
- https://openalex.org/W1970458895
- https://openalex.org/W1975057095
- https://openalex.org/W1985396638
- https://openalex.org/W1986487786
- https://openalex.org/W2017302581
- https://openalex.org/W2021514192
- https://openalex.org/W2026119795
- https://openalex.org/W2032138966
- https://openalex.org/W2036243252
- https://openalex.org/W2038916450
- https://openalex.org/W2040627562
- https://openalex.org/W2045765967
- https://openalex.org/W2054941036
- https://openalex.org/W2069842749
- https://openalex.org/W2079760793
- https://openalex.org/W2091877144
- https://openalex.org/W2093340750
- https://openalex.org/W2095744711
- https://openalex.org/W2096562886
- https://openalex.org/W2099081323
- https://openalex.org/W2099906854
- https://openalex.org/W2107277218
- https://openalex.org/W2107656699
- https://openalex.org/W2108078368
- https://openalex.org/W2108224099
- https://openalex.org/W2110456547
- https://openalex.org/W2110633929
- https://openalex.org/W2112945902
- https://openalex.org/W2114448039
- https://openalex.org/W2116522612
- https://openalex.org/W2116634113
- https://openalex.org/W2118472316
- https://openalex.org/W2122141731
- https://openalex.org/W2126915795
- https://openalex.org/W2132111404
- https://openalex.org/W2136309052
- https://openalex.org/W2137528583
- https://openalex.org/W2148885731
- https://openalex.org/W2155519451
- https://openalex.org/W2155566448
- https://openalex.org/W2156852846
- https://openalex.org/W2158266769
- https://openalex.org/W2159882344
- https://openalex.org/W2160697532
- https://openalex.org/W2165202736
- https://openalex.org/W2169231066
- https://openalex.org/W2170982891
- https://openalex.org/W2403011686
- https://openalex.org/W2536440917
- https://openalex.org/W2592645205
- https://openalex.org/W2785534943
- https://openalex.org/W2955504961
- https://openalex.org/W2979102674
- https://openalex.org/W3083147072