Novas Descobertas sobre Infecções por Campylobacter
Pesquisas mostram o papel do RsmA nas habilidades patogênicas do Campylobacter.
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Índice
Infecções por Campylobacter são uma das principais causas de doenças transmitidas por alimentos no mundo todo. Essas infecções causam gastroenterite bacteriana, que é uma inflamação do estômago e intestinos. O Campylobacter é a bactéria mais comum responsável por essas infecções, especialmente na União Europeia, onde é a principal zoonose desde 2005. Em 2022, mais de 60% dos casos de gastroenterite relatados na UE foram causados por Campylobacter.
As infecções podem levar a sérios problemas de saúde a longo prazo, incluindo condições como a síndrome de Guillain-Barré, que afeta o sistema nervoso, e a síndrome do intestino irritável. Os cientistas ainda estão tentando entender completamente como o Campylobacter jejuni, o tipo mais comum de Campylobacter, causa doenças.
Estudo dos Mecanismos de Virulência
Os pesquisadores estão estudando os mecanismos que permitem ao Campylobacter jejuni causar doença. Uma área de foco é uma mudança específica no RNA ribossômico (RRNA) da bactéria. O RNA ribossômico desempenha um papel crucial na síntese de proteínas, e modificações nele podem influenciar quão bem as bactérias conseguem causar doenças.
Em estudos anteriores, foi mostrado que uma certa modificação no RNA ribossômico do Campylobacter jejuni afeta sua capacidade de causar doenças. Essa modificação é feita por uma enzima chamada TlyA, e quando essa enzima não está funcionando, as bactérias mostram movimento reduzido, menos capacidade de grudar em superfícies e resistência ao consumo por células do sistema imunológico.
RSMA
O Papel daOutra enzima, RsmA, também está sendo examinada por seu papel na capacidade do Campylobacter de causar doenças. A RsmA é encontrada em muitas bactérias e modifica dois nucleotídeos de adenosina específicos no rRNA. Quando a RsmA está inativa, as bactérias mostram uma série de problemas, incluindo virulência reduzida.
No estudo, os pesquisadores criaram uma cepa mutante de Campylobacter jejuni que não tinha a enzima RsmA. Essa cepa foi então estudada para ver como seu comportamento mudou em comparação com cepas normais. Os cientistas descobriram que a cepa mutante era mais tolerante ao antibiótico kasugamicina, o que sugere que a RsmA é importante para essa susceptibilidade a Antibióticos.
Mudanças de Crescimento e Comportamento
Apesar de não haver diferenças significativas nas taxas de crescimento em condições ricas em nutrientes, a cepa mutante rsmA mostrou crescimento aumentado na presença de kasugamicina em altas concentrações, em comparação com o tipo selvagem. Em contraste, quando cultivada em condições de nutrientes mínimos, a mutante rsmA teve dificuldades em comparação com o tipo selvagem. Isso indica que a RsmA desempenha um papel na capacidade das bactérias de se adaptar a diferentes ambientes.
Biofilmes e Virulência
Formação deA mutante rsmA também conseguiu formar biofilmes de forma mais eficaz em certas superfícies. Biofilmes são grupos de bactérias que grudam em superfícies, o que pode ajudá-las a resistir a limpezas e tratamentos com antibióticos. No entanto, em condições de poucos nutrientes, a capacidade da mutante de formar biofilmes diminuiu.
O estudo analisou de perto como a ausência da RsmA alterou a capacidade do Campylobacter de se mover e invadir células hospedeiras. A mutante rsmA mostrou aumento de movimento e conseguiu invadir células epiteliais humanas muito mais efetivamente do que o tipo selvagem. Isso sugere que a RsmA está envolvida na regulação dessas características importantes.
Mudanças na Expressão de Proteínas
Usando uma técnica chamada espectrometria de massa, os pesquisadores analisaram as proteínas produzidas pela mutante rsmA e as compararam com o tipo selvagem. O estudo encontrou mudanças significativas nos níveis de expressão de muitas proteínas, particularmente aquelas envolvidas na motilidade e estruturas flagelares. Os flagelos são estruturas longas e semelhantes a chicotes que as bactérias usam para se mover.
A mutante rsmA produziu mais proteínas relacionadas aos seus flagelos, o que provavelmente contribuiu para sua motilidade aumentada. A complementação da cepa com um gene rsmA ativo trouxe muitos níveis de proteína de volta a mais perto do normal, mostrando que a RsmA é uma peça chave na regulação dessas proteínas.
Conclusão
Em conclusão, o estudo mostra que a RsmA é vital para o comportamento e virulência do Campylobacter jejuni. A ausência dessa enzima leva a mudanças significativas em como as bactérias crescem, se movem e interagem com as células hospedeiras. Ao entender esses mecanismos, os pesquisadores esperam encontrar novas maneiras de combater infecções por Campylobacter e melhorar a segurança alimentar.
Direções Futuras
Os estudos futuros provavelmente continuarão a explorar os papéis de várias enzimas e modificações no Campylobacter e outros patógenos. Identificar mais fatores que contribuem para a virulência bacteriana pode levar a novas estratégias de prevenção e tratamento de doenças transmitidas por alimentos.
Mais investigações também são necessárias para avaliar como fatores ambientais afetam a expressão dos genes de virulência e o comportamento geral do Campylobacter. Esse conhecimento pode ajudar no desenvolvimento de intervenções direcionadas para reduzir a propagação de infecções.
Finalmente, entender a base genética da resistência a antibióticos entre os patógenos bacterianos continua sendo uma área crucial de pesquisa. Desenvolver novos antibióticos ou terapias alternativas que possam efetivamente atacar bactérias como o Campylobacter é essencial para a saúde pública.
Ao combinar insights de biologia, genética e microbiologia, os pesquisadores podem criar uma imagem mais clara de como o Campylobacter opera. Isso pode levar a melhores recomendações de saúde para manuseio e preparo de alimentos, reduzindo, em última análise, a incidência de doenças transmitidas por alimentos.
Título: Increased motility in Campylobacter jejuni and changes in its virulence, fitness and morphology following protein expression on ribosomes with altered RsmA methylation
Resumo: Infection with Campylobacter jejuni is the major cause of human gastroenteritis in the United States and Europe, leading in many cases to debilitating autoimmune sequelae. While considerable progress has been made in detailing the infectious cycle of C. jejuni, a full understanding of the molecular mechanisms responsible for virulence remains to be elucidated. Here, we apply a novel approach by modulating protein expression on the pathogens ribosomes by inactivating a highly conserved rRNA methyltransferase. Loss of the RsmA methyltransferase results in a more motile strain with greater adhesive and cell invasive properties. These phenotypical effects correlate with enhanced expression of specific proteins related to flagellar formation and function, together with enzymes involved in cell wall/membrane and amino acid synthesis. Despite the enhancement of certain virulent traits, the null-strain grows poorly on minimal media and is rapidly out-competed by the wild-type strain. Complementation with an active copy of the rsmA gene rescues most of the traits changed in the mutant. However, the complemented strain overexpresses rsmA and displays new flaws including loss of the spiral cell shape that is distinctive for C. jejuni. Proteins linked with altered virulence and morphology are identified here by mass spectrometry proteomic analyses of the strains. Author summaryInfections with Campylobacter, and particularly with the most prevalent species of this genus, Campylobacter jejuni, are the leading cause of human bacterial gastroenteritis. Sadly, illnesses caused by C. jejuni often do not end with the infection itself, but continue with serious post-infectious autoimmune sequelae including the peripheral neuropathies Guillain-Barre syndrome, Miller Fisher syndrome and irritable bowel syndrome. Despite decades of research into the C. jejuni infection cycle, the molecular mechanisms by which pathogenicity progresses are not yet fully understood. Here, we described a novel approach whereby we modulate protein synthesis on the pathogens ribosomes to interfere with specific virulence traits. This is followed up with proteome analyses of the engineered strains using state-of-the-art mass spectrometry techniques, enabling us to link specific proteins with steps in the infection cycle. Specifically, we disabled the ribosomal RNA modification enzyme RsmA, and this causes unexpectedly large changes in C. jejuni motility and its ability to attach to and invade human epithelial cells. We then identified specific flagellar, transpeptidase and peptidoglycan peptidase proteins involved in these processes. We propose that this approach of modulating protein synthesis via changes in rRNA methylation can be applied to study the infection cycles of other bacterial pathogens.
Autores: Agnieszka Sałamaszyńska-Guz, A. Sałamaszynska-Guz, M. Murawska, P. Bacal, A. Ostrowska, E. Kwiecien, I. Stefanska, S. Douthwaite
Última atualização: 2024-06-06 00:00:00
Idioma: English
Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.06.03.597163
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.06.03.597163.full.pdf
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