El análisis del transcriptoma de Escherichia coli O157

El análisis del transcriptoma de Escherichia coli O157: H7 cultiva in vitro en el contenido cecal estéril filtrado del intestino humano microbiota asociada ratas revela una expresión de adaptación de los genes metabólicos y de virulencia

• Guillaume Le Bihan una,
• Grégory Jubelin b,, , 
• Philippe Garneau una,
• Annick Bernalier-Donadille b,
• Christine Martin b,
• Francis Beaudry c,
• Josée Harel una,, 

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doi: 10.1016 / j.micinf.2014.09.008

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Abstracto

En los países desarrollados, enterohemorrágica Escherichia coli (EHEC) O157: H7 es una causa principal de diarrea con sangre y fallas renales en humanos. La comprensión de las estrategias empleadas por ECEH de colonizar el intestino es de gran importancia, ya que hasta el momento no existe cura para erradicar el patógeno. En este estudio, se examinó la respuesta adaptativa de EHEC al medio intestinal condicionado por una microbiota humana. Un análisis transcriptómica se realizó en la cepa EHEC EDL933 se incubaron in vitro en el contenido cecal estéril filtrada de ratas microbiota asociada humanos (HMC) en comparación con EDL933 se incubaron en el contenido cecal estéril filtrada de rata libre de gérmenes (GFC). EDL933 cambia de un perfil metabólico glucolítico en el GFC a un perfil metabólico anaplerótico en HMC. La expresión de varios genes del catabolismo se vio fuertemente afectada tales como los implicados en la utilización de azúcares, glicerol, ácido N-acetilneuramínico, aminoácidos y metabolitos secundarios. Curiosamente, el nivel de expresión de crítica ECEH O157: H7 genes de virulencia incluyendo genes del locus de enterocito effacement se redujo en HMC. En conjunto, estos resultados contribuyen a la comprensión de EHEC respuesta adaptativa a un contenido digestivo y ponen de manifiesto la capacidad de la microbiota para reprimir la expresión de genes de virulencia EHEC.

1. Introducción

Enterohemorrágica Escherichia coli (EHEC) O157: H7 es un patógeno de transmisión alimentaria humana que es frecuentemente responsable de los brotes infecciosos en los países desarrollados. Infecciones de EHEC pueden conducir a la colitis hemorrágica y el hemolítica en peligro la vida y el síndrome urémico. En los seres humanos, EHEC O157: H7 se dirige el epitelio del intestino grueso. Allí, se produce adhesión y borrado lesiones (lesiones AE) que se caracterizan por un archivo adjunto íntima de las bacterias a las células epiteliales y la formación de una estructura de pedestal. Entre la amplia gama de genes de virulencia de EHEC, el locus de enterocito effacement (LEE) se compone de cinco operones que codifican para un sistema de secreción de tipo III (T3SS) y tipo III secretada (T3S) efectores, ambos necesarios para la formación de lesiones AE y dañar el epitelio del colon [1]. AE lesiones implican los genes LEE EAE y tir de codificación, respectivamente, para la adhesina de EAE y su receptor específico Tir T3S, se inyecta en la célula huésped [1]. Además, numerosos genes se distribuyen en islas de patogenicidad, distinta de la LEE, que codifican para T3S efectores críticos para la patogenicidad EHEC [2]. Sin embargo, los síntomas más graves de infección por EHEC depende de la producción de la toxina Shiga (Stx), un AB 5 toxina que se asocia con el desarrollo de síndrome hemolítico urémico y [1].

La microbiota intestinal es un consorcio simbiótico compleja de cientos de especies de bacterias que contribuyen a la homeostasis intestinal y anfitrión de la salud, y que actúa como una barrera para evitar la proliferación de patógenos entéricos, un fenómeno conocido como resistencia a la colonización [3]  y  [4]. Fuerzas ecológicas que dieron forma a la microbiota intestinal llevó a la aparición de especies de bacterias que han desarrollado mecanismos específicos para explotar eficientemente los nutrientes disponibles [3], [5]  y  [6]. Por lo tanto, los patógenos entrantes necesitan desarrollar estrategias para adaptarse a la presencia de la microbiota. Uso in vitro bovina pequeño contenido intestinal, hemos demostrado que la cepa EHEC EDL933 es capaz de catabolizar simultáneamente varios azúcares derivados de moco [7]. Del mismo modo, la fuente de nitrógeno importante, etanolamina liberado de fosfolípido incluido en animales, vegetales y las membranas celulares microbianas, favorece EDL933 persistencia en el intestino delgado bovino [8]. In vivo investigaciones de la nutrición de carbono de EDL933 han demostrado que los sustratos gluconeogénicos son importantes para la colonización intestinal del agente patógeno, especialmente durante la competencia con comensal E. coli [9]. La capacidad de EHEC para adaptarse a la disponibilidad de nutrientes y las condiciones ambientales es la clave para su tiempo de residencia y la supervivencia.

La capacidad de adhesión y borrado patógenos (patógenos AE) para adherirse íntimamente a las células epiteliales intestinales se basa en la expresión de los genes LEE [5]. Como un patógeno AE, EHEC O157: H7 ha adquirido mecanismos para percibir el ambiente que conduce a la adecuada regulación de genes LEE [10]. Desde una gama de compuestos intestinales afecta a la expresión de los genes de virulencia de EHEC O157: H7 [11] y que la microbiota intestinal influye en gran medida sobre el metaboloma intestinal [12], la expresión de genes de virulencia de EHEC en el contenido intestinal de mamífero necesita ser investigado .

Microbiota humana ratas asociados se utilizan con frecuencia como un modelo para estudiar las interacciones microbio de acogida [13]. Para descifrar las formas que garanticen la adaptación ECEH a un ambiente intestinal, se investigó el transcriptoma de ECEH EDL933 crecido in vitro en un h umanos m de rata asociada icrobiota c contenidos ECAL (HMC) y en un g ERM- f ree de rata c contenidos ECAL ( GFC). Nuestros resultados pusieron de relieve un interruptor metabólico claro a partir de un glucolítica a un perfil de anaplerotic, después de que el crecimiento de EHEC EDL933 en HMC, así como una inhibición de la expresión de un gran número de genes de virulencia implicados en la formación de la lesión AE. Estos resultados contribuyen a entender cómo un patógeno como EHEC se adapta a un ambiente intestinal a través de la coordinación de reorganización transcriptoma. Además, nuestros datos también destacan la capacidad de la microbiota intestinal para reprimir la expresión de genes de virulencia EHEC, un mecanismo que contribuye a la colonización resistencia.

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