Sequence variability of virulence genes and stress responses in Yersinia pseudotuberculosis

Näytä kaikki kuvailutiedot

Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:ISBN 978-951-51-0507-3
Julkaisun nimi: Sequence variability of virulence genes and stress responses in Yersinia pseudotuberculosis
Tekijä: Palonen, Eveliina
Muu tekijä: Helsingin yliopisto, eläinlääketieteellinen tiedekunta
Opinnäytteen taso: Väitöskirja (artikkeli)
Tiivistelmä: Yersinia pseudotuberculosis infections derive from ingestion of contaminated food or water. Typical symptoms of yersiniosis are fever and abdominal pain resulting from mesenteric lymphadenitis, and immunological sequelae are possible. The pathogen has recently caused several epidemics in Finland through fresh produce. However, the slow growth rate and poor competition of Y. pseudotuberculosis make its detection and isolation demanding. Polymerase chain reaction with primers targeted to virulence genes inv, virF, and yadA is thus often used in detection, although the sequence variability of the virulence genes is unknown. To study genetic variability of the virulence genes, inv, virF, and yadA of 18 Y. pseudotuberculosis strains, and two Yersinia similis strains originating from 12 different countries were sequenced. The greatest sequence variability was detected in yadA, while the variability of inv and virF was limited. The observed variability in yadA may hinder detection using PCR and also impact functional properties of YadA. Furthermore, the commonly used primers targeted to inv can, in addition to Y. pseudotuberculosis, detect Y. similis. Y. pseudotuberculosis tolerates well low temperature and other stressful conditions in the environment and in the food chain. However, information on the stress tolerance mechanisms used by this pathogen is limited. Here, the roles of two-component systems (TCSs), alternative sigma factor σE, and RNA helicase CsdA of Y. pseudotuberculosis IP32953 under stress conditions were studied. The relative expression levels of 54 genes encoding putative TCSs in Y. pseudotuberculosis IP32953 were determined at 3°C and at the optimum growth temperature of 28°C. The relative expression levels of most of the genes were higher at 3°C than at 28°C, and TCS CheA/CheY encoding genes cheA and cheY had the highest relative expression levels at 3°C. Mutational analysis demonstrated the demand for cheA for optimal growth at 3°C. In addition, both cheA and cheY were required for motility. Increased expression of several TCS encoding genes demonstrate that probably in Y. pseudotuberculosis many TCSs play a role in adaptation to low temperatures. In addition, motility seems to be associated with cold tolerance. The role of alternative sigma factor σE under stress conditions was studied by determining relative expression levels of rpoE encoding σE and using mutational analysis. Expression of rpoE was induced under low and high temperatures, acid and alkaline conditions, and osmotic and ethanol stress. Mutation of rpoE impaired or abolished growth at pH 5.0, at 3°C, at 37°C, at 42°C, and at 3% ethanol, demonstrating that functional σE is essential under several stress conditions in Y. pseudotuberculosis IP32953. In addition, the rpoE mutant had a higher minimum and a lower maximum growth temperature than the wild-type strain. Thus, in this pathogen, σE has a significant role in stress tolerance, and it contributes to survival during food processing and storage. The function of a cold-induced RNA helicase CsdA has been unknown in Y. pseudotuberculosis. Investigation of the role of CsdA at 3°C by mutagenesis revealed that CsdA is essential for growth at low temperatures. At the optimum growth temperature of 28°C, no growth defect was seen. Also the minimum growth temperature of one of the mutants was significantly higher than that of the wild-type strain. Thus, CsdA enables the growth of Y. pseudotuberculosis in the food chain by allowing continuous growth at low temperatures. The results demonstrate that the foodborne pathogen Y. pseudotuberculosis counters environmental stress by using TCSs and alternative sigma factor, and by synthesizing cold-induced proteins.Yersinia pseudotuberculosis on merkittävä ruokamyrkytysbakteeri, joka on aiheuttanut viime vuosina useita kasvisperäisiä epidemioita Suomessa. Y. pseudotuberculosis -ruokamyrkytyksen taudinkuva vaihtelee itsestään rajoittuvasta suolitulehduksesta hengenvaaralliseen yleisinfektioon. Vakavat jälkitaudit, kuten kyhmyruusu ja reaktiivinen niveltulehdus, ovat melko yleisiä. Y. pseudotuberculosiksen eristäminen elintarvike- tai muista näytteistä on usein haastavaa, sillä se kasvaa laboratorio-olosuhteissa hitaasti ja eristysvaiheessa muut bakteerit valtaavat helposti sen elintilan. Lisäksi näytteissä on tavallisesti vain pieniä määriä Y. pseudotuberculosista muiden bakteerien ohella. Siksi Y. pseudotuberculosiksen osoittamisessa käytetään nykyään yleisesti polymeraasiketjumenetelmää eli PCR-menetelmää. PCR-menetelmässä alukkeet suunnitellaan tavallisesti kiinnittymään virulenssigeeneihin inv, virF ja yadA, vaikka kyseessä olevien virulenssigeenien vaihtelusta eri kantojen välillä ei ole tietoa. Tässä tutkimuksessa sekvensoitiin 18 Y. pseudotuberculosis kannan inv-, virF- ja yadA-geenit ja kahden Y. similis kannan inv-geeni. Virulenssigeenin yadA emäsjärjestys vaihteli eniten, geenit inv ja virF puolestaan olivat hyvin samanlaisia eri kantojen välillä. Vaihtelu yadA-geenissä voi estää PCR-osoituksen ja toisaalta inv-geeniin suunnitellut alukkeet havaitsevat Y. pseudotuberculosiksen lisäksi Y. similis -kantoja. Y. pseudotuberculosis kykenee kasvamaan jääkaappilämpötilassa sekä suojakaasu- ja tyhjiöpakkauksissa. Lisäksi se sietää erilaisia pH-arvoja ja korkeaa suolapitoisuutta. Nykytietämys tämän merkittävän taudinaiheuttajan stressinsietokeinoista on kuitenkin vielä vähäistä. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli saada lisää tietoa Y. pseudotuberculosiksen selviytymiseen ja lisääntymiseen kylmässä ja muissa stressiolosuhteissa vaikuttavista tekijöistä. Tutkimuksessa selvitettiin kaksikomponenttijärjestelmien, sigmatekijä E:n ja RNA helikaasi CsdA:n vaikutuksia Y. pseudotuberculosis IP32953 -kannan stressinsietoon. Useiden kaksikomponenttijärjestelmiä ohjaavien geenien ilmentyminen kasvoi kylmässä verrattuna geenien ilmentymiseen ihannekasvulämpötilassa. Lisäksi kaksikomponenttijärjestelmää CheA/CheY tarvitaan optimaaliseen kylmäkasvuun ja bakteerin liikkumiskykyyn. Sigmatekijä E:n havaittiin olevan tärkeä Y. pseudotuberculosiksen stressin sietokykyyn vaikuttava tekijä, jota tarvitaan bakteerin kasvuun happamassa ympäristössä, etanolissa ja sekä matalassa että korkeassa lämpötilassa. Tutkimuksessa todettiin myös RNA helikaasi CsdA:n olevan välttämätön Y. pseudotuberculosiksen kasvulle matalassa lämpötilassa. Tutkimuksesta saatu uusi tieto antaa perustan uusien torjuntatoimenpiteiden kehittämiseen, jolloin elintarviketurvallisuutta voidaan parantaa ja ihmistartuntoja vähentää.
URI: URN:ISBN:ISBN 978-951-51-0507-3
http://hdl.handle.net/10138/144320
Päiväys: 2015-01-09
Avainsanat: eläinlääketiede
Tekijänoikeustiedot: Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.


Tiedostot

Latausmäärä yhteensä: Ladataan...

Tiedosto(t) Koko Formaatti Näytä
sequence.pdf 727.1KB PDF Avaa tiedosto

Viite kuuluu kokoelmiin:

Näytä kaikki kuvailutiedot