Published December 26, 2016
| Version v1
Publication
Open
Genome-Wide Transcriptional and Post-transcriptional Regulation of Innate Immune and Defense Responses of Bovine Mammary Gland to Staphylococcus aureus
Creators
- 1. Aarhus University
- 2. China Agricultural University
- 3. Beijing Institute of Genomics
- 4. Chinese Academy of Sciences
- 5. Chinese Academy of Agricultural Sciences
- 6. Institute of Animal Sciences
Description
Staphylococcus aureus (S. aureus) is problematic for lactating mammals and public health. Understanding of mechanisms by which the hosts respond to severe invasion of S. aureus remains elusive. In this study, the genome-wide expression of mRNAs and miRNAs in bovine mammary gland cells were interrogated at 24 h after intra-mammary infection (IMI) with high or low concentrations of S. aureus. Compared to the negative control quarters, 194 highly-confident responsive genes were identified in the quarters with high concentration (109 cfu/mL) of S. aureus, which were predominantly implicated in pathways and biological processes pertaining to innate immune system, such as cytokine-cytokine receptor interaction and inflammatory response. In contrast, only 21 highly-confident genes were significantly differentially expressed in face of low concentration (106 cfu/mL) of S. aureus, which slightly perturbed the cell signaling and invoked corresponding responses like vasoconstriction, indicating limited perturbations and immunological evading. Additionally, the significant up-regulations of bta-mir-223 and bta-mir-21-3p were observed in the quarters infected by high concentration of S. aureus. Network analysis suggested that the two miRNAs' pivotal roles in defending hosts against bacterial infection probably through inhibiting CXCL14 and KIT. The significant down-regulation of CXCL14 was also observed in bovine mammary epithelial cells at 24 h post-infection of S. aureus (108 cfu/mL) in vitro. Integrated analysis with QTL database further suggested 28 genes (e.g., CXCL14, KIT, and SLC4A11) as candidates of bovine mastitis. This study first systematically revealed transcriptional and post-transcriptional responses of bovine mammary gland cells to invading S. aureus in a dosage-dependent pattern, and highlighted a complicated responsive mechanism in a network of miRNA-gene-pathway interplay.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
المكورات العنقودية الذهبية (S. aureus) هي مشكلة للثدييات المرضعة والصحة العامة. لا يزال فهم الآليات التي يستجيب بها المضيفون للغزو الشديد للبكتيريا العنقودية الذهبية بعيد المنال. في هذه الدراسة، تم استجواب التعبير الجيني على نطاق الجينوم للحمض النووي الريبوزي المرسال والحمض النووي الريبوزي المرسال في خلايا الغدة الثديية البقرية في 24 ساعة بعد العدوى داخل الثدي (IMI) مع تركيزات عالية أو منخفضة من المتصورة الذهبية. وبالمقارنة مع أرباع التحكم السلبية، تم تحديد 194 جينًا مستجيبًا عالي الثقة في الأرباع ذات التركيز العالي (109 وحدة حرارية مركزية/مل) من البكتيريا العنقودية الذهبية، والتي كانت متورطة في الغالب في المسارات والعمليات البيولوجية المتعلقة بالجهاز المناعي الفطري، مثل تفاعل مستقبلات السيتوكين والسيتوكين والاستجابة الالتهابية. على النقيض من ذلك، تم التعبير عن 21 جينًا شديد الثقة بشكل تفاضلي بشكل كبير في مواجهة التركيز المنخفض (106 وحدة حرارية بريطانية/مل) من البكتيريا العنقودية الذهبية، مما أدى إلى اضطراب طفيف في إشارات الخلية واستدعى استجابات مقابلة مثل تضيق الأوعية، مما يشير إلى اضطرابات محدودة وتهرب مناعي. بالإضافة إلى ذلك، لوحظت اللوائح التنظيمية الكبيرة لـ bta - mir -223 و bta - mir -21-3 p في الأرباع المصابة بتركيز عالٍ من S. aureus. اقترح تحليل الشبكة أن الدورين المحوريين للحمض النووي الريبي في الدفاع عن المضيفين ضد العدوى البكتيرية ربما من خلال تثبيط CXCL14 و KIT. كما لوحظ انخفاض كبير في تنظيم CXCL14 في الخلايا الظهارية الثديية البقرية في 24 ساعة بعد الإصابة بالعدوى من S. aureus (108 cfu/mL) في المختبر. اقترح التحليل المتكامل مع قاعدة بيانات QTL أيضًا 28 جينًا (على سبيل المثال، CXCL14 و KIT و SLC4A11) كمرشحين لالتهاب الضرع البقري. كشفت هذه الدراسة لأول مرة بشكل منهجي عن استجابات النسخ وما بعد النسخ لخلايا الغدة الثديية البقرية لغزو المتصورة الذهبية في نمط يعتمد على الجرعة، وسلطت الضوء على آلية استجابة معقدة في شبكة من تفاعل مسار جين miRNA.Translated Description (French)
Staphylococcus aureus (S. aureus) est problématique pour les mammifères allaitants et la santé publique. La compréhension des mécanismes par lesquels les hôtes réagissent à une invasion sévère de S. aureus reste insaisissable. Dans cette étude, l'expression à l'échelle du génome des ARNm et des miARN dans les cellules de la glande mammaire bovine a été interrogée 24 h après l'infection intra-mammaire (IMI) avec des concentrations élevées ou faibles de S. aureus. Par rapport aux trimestres témoins négatifs, 194 gènes sensibles très confiants ont été identifiés dans les trimestres à forte concentration (109 ufc/mL) de S. aureus, qui étaient principalement impliqués dans les voies et les processus biologiques relatifs au système immunitaire inné, tels que l'interaction cytokine-récepteur de la cytokine et la réponse inflammatoire. En revanche, seuls 21 gènes hautement confiants étaient significativement exprimés de manière différentielle face à une faible concentration (106 ufc/mL) de S. aureus, ce qui perturbait légèrement la signalisation cellulaire et invoquait des réponses correspondantes comme la vasoconstriction, indiquant des perturbations limitées et une évasion immunologique. De plus, les régulations à la hausse significatives de bta-mir-223 et bta-mir-21-3p ont été observées dans les quartiers infectés par une forte concentration de S. aureus. L'analyse du réseau a suggéré que les deux miARN jouent un rôle central dans la défense des hôtes contre les infections bactériennes, probablement en inhibant CXCL14 et KIT. La régulation négative significative de CXCL14 a également été observée dans les cellules épithéliales mammaires bovines 24 h après l'infection de S. aureus (108 ufc/mL) in vitro. L'analyse intégrée avec la base de données QTL a également suggéré 28 gènes (par exemple, CXCL14, KIT et SLC4A11) comme candidats de la mastite bovine. Cette étude a d'abord révélé systématiquement les réponses transcriptionnelles et post-transcriptionnelles des cellules des glandes mammaires bovines à l'invasion de S. aureus selon un schéma dose-dépendant, et a mis en évidence un mécanisme de réponse compliqué dans un réseau d'interaction miARN-gène-voie.Translated Description (Spanish)
Staphylococcus aureus (S. aureus) es problemático para los mamíferos lactantes y la salud pública. La comprensión de los mecanismos por los cuales los anfitriones responden a la invasión severa de S. aureus sigue siendo difícil de alcanzar. En este estudio, la expresión en todo el genoma de ARNm y miARN en células de la glándula mamaria bovina se interrogó a las 24 h después de la infección intramamaria (IMI) con concentraciones altas o bajas de S. aureus. En comparación con los cuartos de control negativo, se identificaron 194 genes de respuesta de alta confianza en los cuartos con alta concentración (109 ufc/ml) de S. aureus, que estaban predominantemente implicados en vías y procesos biológicos relacionados con el sistema inmunitario innato, como la interacción citoquina-receptor de citoquina y la respuesta inflamatoria. Por el contrario, solo 21 genes de alta confianza se expresaron de manera significativamente diferencial frente a la baja concentración (106 ufc/ml) de S. aureus, lo que perturbó ligeramente la señalización celular e invocó respuestas correspondientes como la vasoconstricción, lo que indica perturbaciones limitadas y evasión inmunológica. Además, se observaron sobrerregulaciones significativas de bta-mir-223 y bta-mir-21-3p en los cuartos infectados por una alta concentración de S. aureus. El análisis de la red sugirió que los dos miARN desempeñan un papel fundamental en la defensa de los huéspedes contra la infección bacteriana, probablemente a través de la inhibición de CXCL14 y KIT. La regulación negativa significativa de CXCL14 también se observó en células epiteliales mamarias bovinas a las 24 h posteriores a la infección de S. aureus (108 cfu/mL) in vitro. El análisis integrado con la base de datos de QTL sugirió además 28 genes (por ejemplo, CXCL14, KIT y SLC4A11) como candidatos para la mastitis bovina. Este estudio reveló por primera vez sistemáticamente las respuestas transcripcionales y postranscripcionales de las células de la glándula mamaria bovina a la invasión de S. aureus en un patrón dependiente de la dosis, y destacó un complicado mecanismo de respuesta en una red de interacción miARN-vía génica.Files
pdf.pdf
Files
(3.5 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:cfe85ff8a505cfdc03d5f9f41935e09f
|
3.5 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- التنظيم النسخي وما بعد النسخي على مستوى الجينوم للاستجابات المناعية والدفاعية الفطرية للغدة الثديية البقرية للمكورات العنقودية الذهبية
- Translated title (French)
- Régulation transcriptionnelle et post-transcriptionnelle à l'échelle du génome des réponses immunitaires innées et de défense de la glande mammaire bovine contre Staphylococcus aureus
- Translated title (Spanish)
- Regulación transcripcional y postranscripcional de todo el genoma de las respuestas inmunitarias y de defensa innatas de la glándula mamaria bovina a Staphylococcus aureus
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2567505644
- DOI
- 10.3389/fcimb.2016.00193
References
- https://openalex.org/W1966354069
- https://openalex.org/W1971535022
- https://openalex.org/W1974959702
- https://openalex.org/W1974972880
- https://openalex.org/W1976180663
- https://openalex.org/W1984660712
- https://openalex.org/W1985213868
- https://openalex.org/W1986052203
- https://openalex.org/W1990061381
- https://openalex.org/W1996441871
- https://openalex.org/W1998853198
- https://openalex.org/W2000969439
- https://openalex.org/W2001367381
- https://openalex.org/W2009968017
- https://openalex.org/W2014011793
- https://openalex.org/W2016438136
- https://openalex.org/W2022179977
- https://openalex.org/W2027847170
- https://openalex.org/W2032591111
- https://openalex.org/W2037551643
- https://openalex.org/W2038143978
- https://openalex.org/W2038534084
- https://openalex.org/W2039139862
- https://openalex.org/W2040532617
- https://openalex.org/W2041463585
- https://openalex.org/W2042656316
- https://openalex.org/W2043267841
- https://openalex.org/W2054220150
- https://openalex.org/W2070126656
- https://openalex.org/W2070494252
- https://openalex.org/W2071423991
- https://openalex.org/W2073293603
- https://openalex.org/W2075995228
- https://openalex.org/W2077946779
- https://openalex.org/W2083829960
- https://openalex.org/W2089844307
- https://openalex.org/W2096173332
- https://openalex.org/W2097336660
- https://openalex.org/W2097617110
- https://openalex.org/W2100305481
- https://openalex.org/W2104722369
- https://openalex.org/W2105312329
- https://openalex.org/W2105446185
- https://openalex.org/W2107021471
- https://openalex.org/W2110905563
- https://openalex.org/W2112881392
- https://openalex.org/W2114104545
- https://openalex.org/W2117457279
- https://openalex.org/W2119745788
- https://openalex.org/W2123250471
- https://openalex.org/W2124957695
- https://openalex.org/W2130305733
- https://openalex.org/W2134111762
- https://openalex.org/W2134629862
- https://openalex.org/W2143286740
- https://openalex.org/W2151441717
- https://openalex.org/W2152239989
- https://openalex.org/W2155874171
- https://openalex.org/W2157829573
- https://openalex.org/W2159195608
- https://openalex.org/W2161329190
- https://openalex.org/W2164308593
- https://openalex.org/W2166227322
- https://openalex.org/W2167230971
- https://openalex.org/W2180078914
- https://openalex.org/W2230169343
- https://openalex.org/W2273503003
- https://openalex.org/W2401569012
- https://openalex.org/W2509841859
- https://openalex.org/W4229523603
- https://openalex.org/W4285719527
- https://openalex.org/W4301355522