TY  - JOUR
A1  - Sunkavalli, Ushasree
A1  - Aguilar, Carmen
A1  - Silva, Ricardo Jorge
A1  - Sharan, Malvika
A1  - Cruz, Ana Rita
A1  - Tawk, Caroline
A1  - Maudet, Claire
A1  - Mano, Miguel
A1  - Eulalio, Ana
T1  - Analysis of host microRNA function uncovers a role for miR-29b-2-5p in Shigella capture by filopodia
JF  - PLoS Pathogens
N2  - MicroRNAs play an important role in the interplay between bacterial pathogens and host cells, participating as host defense mechanisms, as well as exploited by bacteria to subvert host cellular functions. Here, we show that microRNAs modulate infection by Shigella flexneri, a major causative agent of bacillary dysentery in humans. Specifically, we characterize the dual regulatory role of miR-29b-2-5p during infection, showing that this microRNA strongly favors Shigella infection by promoting both bacterial binding to host cells and intracellular replication. Using a combination of transcriptome analysis and targeted high-content RNAi screening, we identify UNC5C as a direct target of miR-29b-2-5p and show its pivotal role in the modulation of Shigella binding to host cells. MiR-29b-2-5p, through repression of UNC5C, strongly enhances filopodia formation thus increasing Shigella capture and promoting bacterial invasion. The increase of filopodia formation mediated by miR-29b-2-5p is dependent on RhoF and Cdc42 Rho-GTPases. Interestingly, the levels of miR-29b-2-5p, but not of other mature microRNAs from the same precursor, are decreased upon Shigella replication at late times post-infection, through degradation of the mature microRNA by the exonuclease PNPT1. While the relatively high basal levels of miR-29b-2-5p at the start of infection ensure efficient Shigella capture by host cell filopodia, dampening of miR-29b-2-5p levels later during infection may constitute a bacterial strategy to favor a balanced intracellular replication to avoid premature cell death and favor dissemination to neighboring cells, or alternatively, part of the host response to counteract Shigella infection. Overall, these findings reveal a previously unappreciated role of microRNAs, and in particular miR-29b-2-5p, in the interaction of Shigella with host cells.
KW  - hos tcells
KW  - Salmonellosis
KW  - Shigellosis
KW  - microRNAs
KW  - Shigella
KW  - small interfering RNAs
KW  - HeLa cells
KW  - Cell binding
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-158204
VL  - 13
IS  - 4
ER  - 
TY  - THES
A1  - Götz, Andreas
T1  - Replikation von enteroinvasiven Escherichia coli und Salmonella enterica Serovar Typhimurium Stämmen in Epithelzellen unter besonderer Betrachtung des Kohlenstoffmetabolismus
T1  - Replication of enteroinvasive Escherichia coli and Salmonella enterica Serovar Typhimurium strains in epithelial cells with particular examination of the carbon metabolism
N2  - Schlagwörter: Salmonella , Salmonella enterica , Salmonella typhimurium , Salmonellose , Escherichia coli , Shigella , Infektion , Bakterielle Infektion , Zellkultur , HeLa-Zelle , Apoptosis , Metabolismus , Stoffwechsel , Glucose , Glucosetransport , Glucosestoffwechsel , Katabolismus , Kohlenstoff , Kohlenstoffbedarf , Kohlenstoffhaushalt , Kohlenstoffstoffwechsel , Kohlenstoff-13 , Kohlenstoffisotop Salmonella Typhimurium und enteroinvasive E. coli (EIEC) sind fakultativ intrazelluläre Bakterien aus der Familie der Enterobacteriaceae. Während erstere sich nach der Internalisierung durch eukaryotische Zellen normalerweise in einem spezialisierten Phagosom, der Salmonella-enthaltenden Vakuole (SCV), vermehren, replizieren EIEC im Zytoplasma der Wirtszellen. In der vorliegenden Arbeit wurde zunächst durch Mikroinjektion die Fähigkeit von S. Typhimurium 14028s untersucht, ebenfalls im Zytoplasma von Caco-2-Zellen replizieren zu können. Dabei wurde festgestellt, daß ein früher als S. Typhimurium 14028s WT bezeichneter Stamm eine Insertion eines Desoxythymidins an Position 76 des offenen Leserasters von rfbP trägt, einem Gen, dessen Protein an der LPS-Synthese beteiligt ist. Weiterhin synthetisierte dieser Stamm ein rauhes LPS. Aufgrund von Agglutination konnte der Rauh-Stamm nur mit geringem Erfolg mikroinjiziert werden. Hingegen lag 5 h nach der Mikroinjektion einer nicht invasiven Mutante von Salmonella mit vollständigem LPS der Anteil an Caco-2-Zellen, die mehr als 32 Bakterien enthielten, bei etwa 30 %. Der Anteil war 2-3 mal höher als bei früheren Mikroinjektionen in HeLa-Zellen. Daher wurde das Verhalten von HeLa-Zellen nach einer Infektion durch S. Typhimurium ΔsifA - einer Mutante, die aus der SCV ins Zytoplasma entkommt - untersucht. Dabei wurde festgestellt, daß die sifA-Mutante 10 h nach der Infektion die Aktivität der Caspasen 9 und 3 in HeLa-Zellen, aber nicht in Caco-2-Zellen induziert. In weiteren Versuchen wurde die Bedeutung von Glukose, Glukose-6-phosphat und Mannose als Kohlenstoffquellen für die extra- und intrazelluläre Replikation zweier Isolate enteroinvasiver E. coli und eines S. Typhimurium Stammes analysiert. Zu diesem Zweck wurden zunächst definierte Mutanten in den beiden wichtigsten Phosphoenolpyruvat-abhängigen Phosphotransferasesystemen (PTS) für die Aufnahme von Glukose und Mannose, ptsG und manXYZ, sowie im Antiporter für die Aufnahme von Glukose-6-phosphat, uhpT, konstruiert. Bei Wachstum im Minimalmedium mit Glukose als einziger C-Quelle waren die Generationszeiten aller ΔptsG- und ΔptsG, manXYZ-Mutanten im Vergleich zu den Wildstämmen deutlich verlängert. Ebenso wuchsen ΔmanXYZ-Mutanten bzw. ΔuhpT-Mutanten deutlich langsamer auf Mannose bzw. Glukose-6-phosphat. Jedoch ergaben sich hierbei Stamm-spezifische Unterschiede. So erreichte EIEC 4608-58 ΔuhpT in der stationären Phase eine ähnliche Zelldichte wie der Wildstamm in Gegenwart von Glukose-6-phosphat und eine ΔptsG, manXYZ-Mutante von S. Typhimurium 14028s konnte immer noch effizient mit Glukose wachsen. Infektionsversuche mit Caco-2-Zellen zeigten weiterhin, daß die Deletion von ptsG zu einer signifikanten Erhöhung der Adhärenz und Invasivität von EIEC 4608-58 führt, während sich die intrazellulären Generationszeiten aller hier untersuchten Mutanten kaum veränderten. Selbst die ΔptsG, manXYZ, uhpT-Dreifachmutanten der drei hier verwendeten Enterobakterien und die ΔptsG, manXYZ, glk-Mutante von S. Typhimurium 14028s konnten immer noch in Caco-2-Zellen replizieren, wenn auch mit Stamm-spezifisch verringerten Geschwindigkeiten. 13C-Markierungsexperimente mit [U-13C6]-Glukose als Substrat ergaben jedoch, daß in der Tat alle hier untersuchten enterobakteriellen Wildstämme Glukose während der Replikation in Caco-2-Zellen unter Zellkulturbedingungen verwerten. Glukose-6-phosphat, Glukonat oder Fettsäuren konnten dagegen als wichtigste Kohlenstoffquellen für das intrazelluläre Wachstum ausgeschlossen werden. EIEC 4608-58 metabolisierte Glukose jedoch weniger effizient als EIEC HN280 und schien zudem noch zusätzlich C3-Substrate aus der Wirtszelle aufzunehmen. Das Markierungsmuster zeigte einen Stamm-spezifischen Kohlenstofffluß durch Glykolyse und/oder Entner-Doudoroff-Weg, Pentosephosphatzyklus, Citratzyklus und den anaplerotischen Reaktionen zwischen PEP und Oxalacetat. Mutanten mit Deletionen in ptsG und manXYZ konnten auf alternative C3-Substrate wechseln und glichen dies durch eine erhöhte Aufnahme von Aminosäuren aus den Wirtszellen aus.
N2  - Salmonella Typhimurium and enteroinvasive E. coli (EIEC) are facultative intracellular bacteria belonging to the family of Enterobacteriaceae. After internalisation by eukaryotic cells Salmonella normally resides inside a specialised phagosome called Salmonella-containing vacuole (SCV) whereas EIEC replicates inside the cytosol of host cells. In this study the ability of S. Typhimurium 14028s to replicate inside the cytosol of Caco-2 host cells was investigated by microinjection. It was thereby observed that a formerly used strain also called S. Typhimurium 14028s WT harboured an insertion of one deoxythymidin at position 76 of the rfbP open reading frame, a gene whose protein is involved in the LPS biosynthesis. Furthermore this strain expressed a rough LPS. Due to agglutination the microinjection procedure of the rough strain had only little success. But the percentage of Caco-2 cells that harboured more than 32 bacteria was about 30 % 5 h after injection of a non invasive mutant of Salmonella expressing full-length LPS chains. This was 2-3 times higher than the results observed before using HeLa cells. Therefore, the behaviour of HeLa cells infected by S. Typhimurium ΔsifA - a mutant that escapes from the SCV into the cytosol - was studied. The results showed that the sifA mutant strain induced the activity of caspases 9 and 3 in HeLa cells 10 h after infection but not in Caco-2 cells. In further experiments the contribution of glucose, glucose 6-phosphate and mannose as carbon sources for extra- and intracellular growth of two enteroinvasive E. coli isolates and one S. Typhimurium strain was analysed. Therefore, defined mutants of the most important phosphoenolpyruvate-dependent phosphotransferase systems (PTS) taking up glucose or mannose, i.e. ptsG and manXYZ, were constructed as well as mutants carrying a deletion of uhpT the antiporter for uptake of glucose 6-phosphate. During growth of the resulting ΔptsG and ΔptsG, manXYZ mutants in minimal medium with glucose as sole carbon source considerably longer generation times were observed. Likewise, ΔmanXYZ mutants and ΔuhpT mutants grew significantly slower on mannose or glucose 6-phosphate, respectively. But there were also strain specific differences. EIEC 4608-58 ΔuhpT reached a similar cell density as the wild-type strain during stationary phase when grown in the presence of glucose 6-phosphate and S. Typhimurium ΔptsG, manXYZ could still grow efficiently on glucose. Infections of Caco-2 cells showed that the deletion of ptsG increased the ability of EIEC 4608-58 significantly to adhere and invade these cells. But the intracellular generation times of all mutants under study were hardly changed. Even the triple mutants ΔptsG, manXYZ, uhpT of all three enterobacterial strains and the ΔptsG, manXYZ, glk mutant of S. Typhimurium 14028s were still able to replicate in Caco-2 cells, albeit at strain specific lower rates. 13C-Isotopologue profiling using [U-13C6]glucose as precursor revealed that in deed all analysed enterobacterial wild-type strains utilised glucose for their replication in Caco-2 cells under the applied conditions. Glucose 6-phosphate, gluconate and fatty acids could be ruled out as main carbon sources for intracellular growth. EIEC 4608-58 metabolised the applied glucose less efficiently than EIEC HN280 and seemed to take up C3-compounds from the host cells in addition to glucose. The labelling patterns reflected strain specific carbon fluxes via glycolysis and/or Entner-Doudoroff pathway, pentose phosphate pathway, citric acid cycle and the anaplerotic reactions between PEP and oxaloacetate. Mutants carrying deletions in ptsG and manXYZ switched to alternative C3-substrates and counterbalanced this by an increased uptake of amino acids from the host cells.
KW  - Escherichia coli
KW  - Intrazellulärraum
KW  - Salmonella typhimurium
KW  - Vermehrung
KW  - Kohlenstoffstoffwechsel
KW  - Salmonella
KW  - Salmonella enterica
KW  - Salmonella typhimurium
KW  - Salmonellose
KW  - Escherichia coli
KW  - Shigella
KW  - Infektion
KW  - Bakterielle Infektion
KW  - sifA
KW  - enteroinvasive
KW  - CaCo-2 cell
KW  - 13C-isotopologue profiling
KW  - microinjection
Y1  - 2010
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-57292
ER  - 
TY  - THES
A1  - Konradt, Christoph
T1  - Cross-talk between Shigella and cells of the adaptive immunity: The TTS effector IpgD inhibits T cell migration
T1  - Cross-talk zwischen Shigella und Zellen des Adaptiven Immunsystems: Der TTS Effektor IpgD inhibiert die T Zell Migration
N2  - Shigellosis, or bacillary dysentery, is a rectocolitis caused by the gram-negative, enteroinvasive bacteria of the genus Shigella. Shigellosis still remains a major public health burden with an estimated 80 million cases of bloody diarrhoea and 700.000 deaths per year, primarily in children under the age of 5. Shigella disrupts, invades, and causes inflammatory destruction of the colonic epithelium in humans through virulence effectors secreted by the type III secretion apparatus (TTSA). In contrast to the Shigella-induced manipulation of the host innate immune response, the impact of Shigella on the adaptive immunity has been poorly studied thus far. In order to understand why the naturally induced protective humoral response requires several infections to be primed and is of short duration, the work presented here investigates if Shigella is able to directly interact with T cells. Indeed, it has been shown that Shigella was able to invade and proliferate inside T cells. Furthermore, Shigella was able to inhibit T cell migration through a TTSA effector. Moreover, the Shigella effector IpgD, a phosphoinositide 4-phosphatase that specifically dephosphorylates phosphatidylinositol-(4,5)-bisphosphate (PIP2) into phosphatidylinositol-(5)-monophosphate (PI(5)P), was identified as the effector responsible for the observed inhibition. It could be demonstrated that IpgD was responsible for a reduction of intracellular PIP2 levels in T cells. Further experiments showed a reduced level of phosphorylated ezrin, radixin and moesin (ERM) proteins in infected, as well as with IpgD transfected, T cells. The ERM protein family plays an imported role in signal transduction and motility and their activity is closely related to the binding of PIP2. Therefore, the low level of PIP2 leads to a dephosphorylation of the ERM proteins which inhibits T cells response to chemokine stimulation. Indeed, IpgD transfected T cells show a reduced ability to re-localise the ERM proteins upon chemokine stimulation. Targeting T cell motility, via TTSA effectors, could explain the low level of specific T cell priming during Shigella infection. This is the first report of Shigella induced manipulation of T cell function and on the inhibition of T cell migration by a bacterial effector.
N2  - Shigellose oder Bakterieruhr ist eine von Bakterien der Gattung Shigella ausgelöste Dysenterie Erkrankung des Dickdarms. Mit jährlich über 80 Millionen Fällen von blutigen Durchfällen und 700000 Todesfällen, hauptsächlich bei Kindern unter 5 Jahren, stellt Shigella immer noch ein ernsthaftes Gesundheitsproblem dar. Shigella destabilisiert das menschliche Dickdarmgewebe und dringt in dieses ein, wo es eine akute Entzündung auslöst, die das Gewebe weiterhin zerstört. Verursacht wird dies durch bakterielle Effektoren, die durch ein Type III Sekretionssytem (TTSA) sekretiert werden. Verglichen mit der Anzahl an Studien über die Manipulation der angeborenen Immunabwehr gibt es nur wenige Studien über die Interaktionen von Shigella mit dem adaptiven Immunsystem. Um zu verstehen, warum für die Entwicklung einer humoralen Immunantwort mehrere Infektionen erforderlich sind, wurde im Rahmen dieser Arbeit untersucht, ob Shigella in der Lage ist, direkt mit TZellen zu interagieren. Es konnte gezeigt werden, dass Shigella in T-Zellen eindringen und sich vermehren kann. Darüber hinaus zeigt sich, dass Shigella in der Lage ist, durch TTSA-Effektoren die T-Zell-Migration zu hemmen. Der Shigella Effektor IpgD konnte als der für die Hemmung verantwortliche Effektor identifiziert werden. Bei IpgD handelt es sich um eine 4-Phosphoinositid-Phosphatase, die Phosphatidylinositol-(4,5)-bisphosphat (PIP2) zu Phosphatidyl-inositol-(5)- monophosphat (PI(5)P) dephosphoryliert. Es wurde deutlich, dass der Effektor IpgD, neben der Menge an PIP2, auch die Menge an phosphorylierten Ezrin, Radixin und Moesin (ERM) Proteinen in T-Zellen reduziert. Die ERM-Protein-Familie spielt in der Signaltransduktion und bei der Motilität von T-Zellen eine wichtige Rolle und ihre Phosphorylierung ist eng an die Bindung von PIP2 gekoppelt. Daher führt eine geringe Menge an PIP2 zu einer Dephosphorylierung der ERM-Proteine, was eine Stimulierung der T-Zellen durch Chemokine hemmt. In der Tat zeigten IpgDtransfizierte T-Zellen eine verminderte Fähigkeit zur Relokalisierung der ERM-Proteine nach einer Chemokine-Stimulation. In dieser Arbeit konnte erstmals die Manipulation von T-Zell-Funktionen durch Shigella und die Hemmung der T-Zell-Migration, ausgelöst durch einen bakteriellen TTSA-Effektor, gezeigt werden.
KW  - Medizinische Mikrobiologie
KW  - Shigella
KW  - Immunsystem
KW  - Shigella
KW  - immune sytem
KW  - host-pathogen-interaction
Y1  - 2010
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-55397
ER  -