Связь метаболизма гексуронатов со способностью Escherichia coli К адгезии и формированию биопленок

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Формирование бактериальных биопленок является важным фактором развития хронических инфекционных заболеваний, требующим поиска эффективных путей сдерживания этого процесса. Установлено, что гексуронаты, являющиеся компонентами пектинов, не влияют на формирование биопленок пробиотическим штаммом Escherichia coli Nissle 1917 и его адгезивные свойства, но снижают эффективность формирования биопленок штаммом E. coli K-12 MG1655, усиливая его адгезию к клеткам кишечной карциномы человека. Показано, что регуляторы метаболизма гексуронатов UxuR и YjjM вовлечены, наряду с cAMP-CRP, в контроль подвижности, адгезии и формирования биопленок E. coli K-12 MG1655. Важную роль также играют закодированные в гене uxuR нетранслируемые РНК, которые ингибируют транскрипцию с гена основного σ-фактора подвижности.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Т. А. Бессонова

Институт биофизики клетки РАН (ФИЦ ПНЦБИ РАН)

Автор, ответственный за переписку.
Email: tatianabessonova66@gmail.com
Россия, Пущино, 142290

У. Д. Кузнецова

РНИМУ имени Н.И. Пирогова

Email: tatianabessonova66@gmail.com
Россия, Москва, 117997

А. Т. Магкаев

НИУ “Высшая школа экономики”

Email: tatianabessonova66@gmail.com
Россия, Москва, 117418

М. С. Гельфанд

Сколковский институт науки и технологий; Институт проблем передачи информации РАН

Email: tatianabessonova66@gmail.com
Россия, Москва, 121205; Москва, 127051

О. Н. Озолинь

Институт биофизики клетки РАН (ФИЦ ПНЦБИ РАН)

Email: tatianabessonova66@gmail.com
Россия, Пущино, 142290

М. Н. Тутукина

Институт биофизики клетки РАН (ФИЦ ПНЦБИ РАН); Сколковский институт науки и технологий; Институт проблем передачи информации РАН

Email: tatianabessonova66@gmail.com
Россия, Пущино, 142290; Москва, 121205; Москва, 127051

Список литературы

  1. Bertin P., Terao E., Lee E. H., Lejeune P., Colson C., Danchin A., Collatz E. The H-NS protein is involved in the biogenesis of flagella in Escherichia coli // J. Bacteriol. 1994. V. 176. P. 5537–5540.
  2. Bessonova T. A., Rybina A. A., Marakulina D. A., Kaznadzey A. D., Gelfand M. S., Ozoline O. N., Tutukina M. N. Phylogeny and cross-regulation of the YjjM and LeuO transcription factors translated as multiple protein forms from one gene in Escherichia coli // Math. Biol. Bioinforma. 2023. V. 18. P. 1–14.
  3. Domka J., Lee J., Wood T. K. YliH (BssR) and YceP (BssS) Regulate Escherichia coli K-12 biofilm formation by influencing cell signaling // Appl. Environ. Microbiol. 2006. V. 72. P. 2449–2459.
  4. Fabich A. J., Jones S. A., Chowdhury F. Z., Cernosek A., Anderson A., Smalley D., McHargue J.W., Hightower G. A., Smith J. T., Autieri S. M., Leatham M. P., Lins J. J., Allen R. L., Laux D. C., Cohen P. S., Conway T. Comparison of carbon nutrition for pathogenic and commensal Escherichia coli strains in the mouse intestine // Infect. Immun. 2008. V. 76. P. 1143‒1152.
  5. Fuentes D. N., Calderón P. F., Acuña L. G., Rodas P. I., Paredes-Sabja D., Fuentes J. A., Gil F., Calderón I. L. Motility modulation by the small non-coding RNA SroC in Salmonella typhimurium // FEMS Microbiol. Lett. 2015. V. 362. Art. fnv135.
  6. Guadarrama C., Villasenor T., Calva E. The subtleties and contrasts of the LeuO regulator in Salmonella typhi: implications in the immune response // Front. Immunol. 2014. V. 5. Art. 581.
  7. Gudapaty S., Suzuk, K., Wang X., Babitzke P., Romeo T. Regulatory interactions of Csr components: the RNA binding protein CsrA activates csrB transcription in Escherichia coli // J. Bacteriol. 2001. V. 183. P. 6017–6027.
  8. Hammar M., Bian Z., Normark S. Nucleator-dependent intercellular assembly of adhesive curli organelles in Escherichia coli // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1996. V. 93. P. 6562–6566.
  9. Jackson D. W., Suzuki K., Oakford L., Simecka J. W., Hart M. E., Romeo T. Biofilm formation and dispersal under the influence of the global regulator CsrA of Escherichia coli // J. Bacteriol. 2002. V. 184. P. 290–301.
  10. Jackson D. W., Simecka J. W., Romeo T. Catabolite repression of Escherichia coli biofilm formation // J. Bacteriol. 2002. V. 184. P. 3406–3410.
  11. Jimenez A. G., Ellermann M., Abbott W., Sperandio V. Diet-derived galacturonic acid regulates virulence and intestinal colonization in enterohaemorrhagic Escherichia coli and Citrobacter rodentium // Nat. Microbiol. 2019. V. 5. P. 368–378.
  12. Kaper J. B., Nataro J. P., Mobley H. L.T. Pathogenic Escherichia coli // Nat. Rev. Microbiol. 2004. V. 2. P. 123–140.
  13. Mehta I., Zimmern P., Reitzer L. Enzymatic assay of D-mannose from urine // Bioanalysis. 2018. V. 10. P. 1947‒1954.
  14. Peekhaus N., Conway T. What’s for dinner?: Entner‒Doudoroff metabolism in Escherichia coli // J. Bacteriol. 1998. V. 180. P. 3495‒502.
  15. Pratt L. A., Kolter R. Genetic analysis of Escherichia coli biofilm formation: roles of flagella, motility, chemotaxis and type I pili // Mol. Microbiol. 1998. V. 30. P. 285–293.
  16. Rodrigues D. F., Elimelech M. Role of type 1 fimbriae and mannose in the development of Escherichia coli K12 biofilm: from initial cell adhesion to biofilm formation // Biofouling. 2009. V. 25. P. 401‒411.
  17. Suvorova I. A., Tutukina M. N., Ravcheev D. A., Rodionov D. A., Ozoline O. N., Gelfand M. S. Comparative genomic analysis of the hexuronate metabolism genes and their regulation in gammaproteobacteria // J. Bacteriol. 2011. V. 193. P. 3956‒3963.
  18. Shimada T., Bridier A., Briandet R., Ishihama A. Novel roles of LeuO in transcription regulation of E. coli genome: antagonistic interplay with the universal silencer H-NS // Mol. Microbiol. 2011. V. 82. P. 378‒397.
  19. Tutukina M. N., Potapova A. V., Cole J. A., Ozoline O. N. Control of hexuronate metabolism in Escherichia coli by the two interdependent regulators, ExuR and UxuR: derepression by heterodimer formation // Microbiology (Reading). 2016. V. 162. P. 1220–1231.
  20. Tutukina M. N., Dakhnovets A. I., Kaznadzey A. D., Gelfand M. S., Ozoline O. N. Sense and antisense RNA products of the uxuR gene can affect motility and chemotaxis acting independent of the UxuR protein // Front. Mol. Biosci. 2023. V. 10. Art. 1121376.
  21. Verma R., Rojas T. C.G., Maluta R. P., Leite J. L., Da Silva L. P.M., Nakazato G., Dias Da Silveira W. Fimbria-encoding gene yadC has a pleiotropic effect on several biological characteristics and plays a role in avian pathogenic Escherichia coli pathogenicity // Infect. Immun. 2016. V. 84. P. 187–193.
  22. Wood T. K., González Barrios A. F., Herzberg M., Lee J. Motility influences biofilm architecture in Escherichia coli // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2006. V. 72. P. 361–367.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. а – Оценка влияния удаления leuO, uxuR, crp, exuR, yjjM на адгезию E. coli K-12 к клеткам кишечного эпителия CaCo-2; б – подвижность клеток E. coli K-12 в 0.3% LB агаре; в – адгезия E. coli K-12 MG1655 и E. coli Nissle 1917 к клеткам CaCo-2 в присутствии 0.2% D-галактуроната, D-глюкуроната или D-маннозы.

Скачать (193KB)
Метаданные
3. Рис. 2. а – Формирование биопленок (данные по трем планшетам в одном эксперименте). Штаммы описаны в легенде; б – влияние источника углерода на эффективность образования биопленок E. coli K-12 MG1655 и E. coli Nissle 1917; в ‒ схема участков гена uxuR, удаленных в штаммах E. coli K-12 MG1655 ΔuxuR и ΔuxuR_tr. По оси ординат отложены скоры PlatProm, отражающие вероятность инициации транскрипции в конкретной точке. Место синтеза регуляторных РНК выделено розовым; г – динамика экспрессии генов csgD, fliA и csrC в E. coli K-12 MG1655 при удалении uxuR, crp и yjjM.

Скачать (264KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024