Published May 5, 2021 | Version v1
Publication Metadata-only

Phenotypic and genomic characterization of a Vibrio parahaemolyticus strain causing disease in Penaeus vannamei provides insights into its niche adaptation and pathogenic mechanism

Creators

  • 1. Tianjin Agricultural University
  • 2. Universiti Malaysia Terengganu

Description

The virulence of Vibrio parahaemolyticus is variable depending on its virulence determinants. A V. parahaemolyticus strain, in which the virulence is governed by the pirA and pirB genes, can cause acute hepatopancreatic necrosis disease (AHPND) in shrimps. Some V. parahaemolyticus that are non-AHPND strains also cause shrimp diseases and result in huge economic losses, while their pathogenicity and pathogenesis remain unclear. In this study, a non-AHPND V. parahaemolyticus, TJA114, was isolated from diseased Penaeus vannamei associated with a high mortality. To understand its virulence and adaptation to the external environment, whole-genome sequencing of this isolate was conducted, and its phenotypic profiles including pathogenicity, growth characteristics and nutritional requirements were investigated. Shrimps following artificial infection with this isolate presented similar clinical symptoms to the naturally diseased ones and generated obvious pathological lesions. The growth characteristics indicated that the isolate TJA114 could grow well under different salinity (10-55 p.p.t.), temperature (23-37 °C) and pH (6-10) conditions. Phenotype MicroArray results showed that this isolate could utilize a variety of carbon sources, amino acids and a range of substrates to help itself adapt to the high hyperosmotic and alkaline environments. Antimicrobial-susceptibility test showed that it was a multidrug-resistant bacterium. The whole-genomic analysis showed that this V. parahaemolyticus possessed many important functional genes associated with multidrug resistance, stress response, adhesions, haemolysis, putative secreted proteases, dedicated protein secretion systems and a variety of nutritional metabolic mechanisms. These annotated functional genes were confirmed by the phenotypic profiles. The results in this study indicated that this V. parahaemolyticus isolate possesses a high pathogenicity and strong environmental adaptability.

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

Translated Description (Arabic)

تختلف ضراوة Vibrio parahaemolyticus اعتمادًا على محددات الضراوة. يمكن أن تسبب سلالة V. parahaemolyticus، التي تحكم فيها الفوعة جينات pirA و pirB، مرض نخر الكبد والبنكرياس الحاد (AHPND) في الروبيان. كما أن بعض أنواع V. parahaemolyticus التي هي سلالات غير AHPND تسبب أمراض الجمبري وتؤدي إلى خسائر اقتصادية هائلة، في حين أن إمراضها وتسببها لا يزال غير واضح. في هذه الدراسة، تم عزل غير AHPND V. parahaemolyticus، TJA114، من Penaeus vannamei المريضة المرتبطة بارتفاع معدل الوفيات. لفهم ضراوته وتكيفه مع البيئة الخارجية، تم إجراء تسلسل الجينوم الكامل لهذا العزل، وتم التحقيق في ملامحه الظاهرية بما في ذلك الإمراض وخصائص النمو والمتطلبات الغذائية. أظهر الروبيان بعد العدوى الاصطناعية بهذا العزل أعراضًا سريرية مماثلة للأعراض المريضة بشكل طبيعي وتسبب في آفات مرضية واضحة. أشارت خصائص النمو إلى أن TJA114 المعزول يمكن أن ينمو بشكل جيد تحت ظروف ملوحة مختلفة (10-55 جزء في المليون) ودرجة الحرارة (23-37 درجة مئوية) ودرجة الحموضة (6-10). أظهرت نتائج MicroArray من النمط الظاهري أن هذا العزل يمكن أن يستخدم مجموعة متنوعة من مصادر الكربون والأحماض الأمينية ومجموعة من الركائز لمساعدة نفسه على التكيف مع البيئات شديدة التناضح والقلوية. أظهر اختبار حساسية مضادات الميكروبات أنها بكتيريا مقاومة للأدوية المتعددة. أظهر التحليل الجيني الكامل أن V. parahaemolyticus يمتلك العديد من الجينات الوظيفية المهمة المرتبطة بمقاومة الأدوية المتعددة، والاستجابة للإجهاد، والالتصاقات، وانحلال الدم، والإنزيمات البروتينية المفرزة المفترضة، وأنظمة إفراز البروتين المخصصة ومجموعة متنوعة من آليات التمثيل الغذائي. تم تأكيد هذه الجينات الوظيفية المشروحة من خلال ملامح النمط الظاهري. أشارت النتائج في هذه الدراسة إلى أن عزل V. parahaemolyticus هذا يمتلك إمراضًا عاليًا وقدرة قوية على التكيف البيئي.

Translated Description (French)

La virulence de Vibrio parahaemolyticus est variable en fonction de ses déterminants de virulence. Une souche de V. parahaemolyticus, dont la virulence est régie par les gènes pirA et pirB, peut provoquer une nécrose hépatopancréatique aiguë (AHPND) chez les crevettes. Certaines souches de V. parahaemolyticus non AHPND provoquent également des maladies des crevettes et entraînent d'énormes pertes économiques, tandis que leur pathogénicité et leur pathogenèse restent incertaines. Dans cette étude, un V. parahaemolyticus non AHPND, TJA114, a été isolé à partir de Penaeus vannamei malade associé à une mortalité élevée. Pour comprendre sa virulence et son adaptation à l'environnement externe, le séquençage du génome entier de cet isolat a été effectué et ses profils phénotypiques, y compris sa pathogénicité, ses caractéristiques de croissance et ses besoins nutritionnels, ont été étudiés. Les crevettes à la suite d'une infection artificielle par cet isolat présentaient des symptômes cliniques similaires à ceux des crevettes naturellement malades et généraient des lésions pathologiques évidentes. Les caractéristiques de croissance ont indiqué que l'isolat TJA114 pouvait bien croître dans différentes conditions de salinité (10-55 p.p.t.), de température (23-37 °C) et de pH (6-10). Les résultats de Phenotype MicroArray ont montré que cet isolat pouvait utiliser une variété de sources de carbone, d'acides aminés et une gamme de substrats pour s'adapter aux environnements hyperosmotiques et alcalins élevés. Le test de sensibilité aux antimicrobiens a montré qu'il s'agissait d'une bactérie multirésistante. L'analyse génomique complète a montré que ce V. parahaemolyticus possédait de nombreux gènes fonctionnels importants associés à la multirésistance aux médicaments, à la réponse au stress, aux adhérences, à l'hémolyse, aux protéases sécrétées putatives, aux systèmes de sécrétion de protéines dédiés et à une variété de mécanismes métaboliques nutritionnels. Ces gènes fonctionnels annotés ont été confirmés par les profils phénotypiques. Les résultats de cette étude ont indiqué que cet isolat de V. parahaemolyticus possède une forte pathogénicité et une forte adaptabilité environnementale.

Translated Description (Spanish)

La virulencia de Vibrio parahaemolyticus es variable dependiendo de sus determinantes de virulencia. Una cepa de V. parahaemolyticus, en la que la virulencia está gobernada por los genes pirA y pirB, puede causar enfermedad de necrosis hepatopancreática aguda (AHPND) en camarones. Algunas cepas de V. parahaemolyticus que no son AHPND también causan enfermedades del camarón y resultan en enormes pérdidas económicas, mientras que su patogenicidad y patogénesis siguen sin estar claras. En este estudio, se aisló un V. parahaemolyticus no-AHPND, TJA114, de Penaeus vannamei enfermo asociado con una alta mortalidad. Para comprender su virulencia y adaptación al entorno externo, se realizó la secuenciación de todo el genoma de este aislado y se investigaron sus perfiles fenotípicos, incluida la patogenicidad, las características de crecimiento y los requisitos nutricionales. Los camarones después de la infección artificial con este aislado presentaron síntomas clínicos similares a los naturalmente enfermos y generaron lesiones patológicas obvias. Las características de crecimiento indicaron que el aislado TJA114 podría crecer bien en diferentes condiciones de salinidad (10-55 p.p.t.), temperatura (23-37 °C) y pH (6-10). Los resultados de Phenotype MicroArray mostraron que este aislado podría utilizar una variedad de fuentes de carbono, aminoácidos y una gama de sustratos para ayudarse a adaptarse a los entornos altamente hiperosmóticos y alcalinos. La prueba de susceptibilidad a los antimicrobianos mostró que era una bacteria multirresistente. El análisis genómico completo mostró que esta V. parahaemolyticus poseía muchos genes funcionales importantes asociados con la resistencia a múltiples fármacos, la respuesta al estrés, las adherencias, la hemólisis, las supuestas proteasas secretadas, los sistemas de secreción de proteínas dedicados y una variedad de mecanismos metabólicos nutricionales. Estos genes funcionales anotados fueron confirmados por los perfiles fenotípicos. Los resultados de este estudio indicaron que este aislado de V. parahaemolyticus posee una alta patogenicidad y una fuerte adaptabilidad ambiental.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
يوفر التوصيف الظاهري والجيني لسلالة Vibrio parahaemolyticus المسببة للمرض في Penaeus vannamei رؤى حول تكيفها المتخصص وآليتها المسببة للأمراض
Translated title (French)
La caractérisation phénotypique et génomique d'une souche de Vibrio parahaemolyticus causant une maladie chez Penaeus vannamei donne un aperçu de son adaptation de niche et de son mécanisme pathogène
Translated title (Spanish)
La caracterización fenotípica y genómica de una cepa de Vibrio parahaemolyticus que causa enfermedad en Penaeus vannamei proporciona información sobre su adaptación de nicho y mecanismo patógeno

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3159287366
DOI
10.1099/mgen.0.000549

Is supplement to
https://openalex.org/W4384297484 (Other)
https://openalex.org/W4221049506 (Other)
https://openalex.org/W3090796741 (Other)
https://openalex.org/W2349459666 (Other)
https://openalex.org/W2330307498 (Other)
https://openalex.org/W2156768106 (Other)
https://openalex.org/W2071067837 (Other)
https://openalex.org/W2010171561 (Other)
https://openalex.org/W1987459813 (Other)
https://openalex.org/W1495348973 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Malaysia

References

  • https://openalex.org/W1539516473
  • https://openalex.org/W1569787822
  • https://openalex.org/W1896406804
  • https://openalex.org/W1897635105
  • https://openalex.org/W1967608114
  • https://openalex.org/W1976669347
  • https://openalex.org/W1993353009
  • https://openalex.org/W1996792558
  • https://openalex.org/W2006495385
  • https://openalex.org/W2011283667
  • https://openalex.org/W2021130283
  • https://openalex.org/W2035253364
  • https://openalex.org/W2052036592
  • https://openalex.org/W2054109267
  • https://openalex.org/W2063328591
  • https://openalex.org/W2063565977
  • https://openalex.org/W2064933431
  • https://openalex.org/W2069471216
  • https://openalex.org/W2070858502
  • https://openalex.org/W2072967720
  • https://openalex.org/W2081764012
  • https://openalex.org/W2086178060
  • https://openalex.org/W2087407865
  • https://openalex.org/W2094298224
  • https://openalex.org/W2097374447
  • https://openalex.org/W2098472937
  • https://openalex.org/W2098779043
  • https://openalex.org/W2099761755
  • https://openalex.org/W2100363512
  • https://openalex.org/W2100629861
  • https://openalex.org/W2103996413
  • https://openalex.org/W2112622077
  • https://openalex.org/W2123569104
  • https://openalex.org/W2131507570
  • https://openalex.org/W2135083016
  • https://openalex.org/W2137488540
  • https://openalex.org/W2149079263
  • https://openalex.org/W2150081979
  • https://openalex.org/W2151829625
  • https://openalex.org/W2152530497
  • https://openalex.org/W2165674132
  • https://openalex.org/W2166374078
  • https://openalex.org/W2202312532
  • https://openalex.org/W2219826623
  • https://openalex.org/W2229090536
  • https://openalex.org/W2302129066
  • https://openalex.org/W2340958890
  • https://openalex.org/W2341203710
  • https://openalex.org/W2356488068
  • https://openalex.org/W2541236043
  • https://openalex.org/W2544493586
  • https://openalex.org/W2595388185
  • https://openalex.org/W2621175393
  • https://openalex.org/W2621527206
  • https://openalex.org/W2635422715
  • https://openalex.org/W2757024452
  • https://openalex.org/W2789536717
  • https://openalex.org/W2791486388
  • https://openalex.org/W2792451020
  • https://openalex.org/W2802031213
  • https://openalex.org/W2805821531
  • https://openalex.org/W2883075995
  • https://openalex.org/W2891348895
  • https://openalex.org/W2908625303
  • https://openalex.org/W2909100644
  • https://openalex.org/W2958919895
  • https://openalex.org/W2990355714
  • https://openalex.org/W2999423327
  • https://openalex.org/W3011715102
  • https://openalex.org/W4248079812