Identification and characterization of quorum sensing and quinolone sensing systems in Burkholderia pseudomallei

การพิสูจน์และวิเคราะห์บทบาทหน้าที่ของระบบ qurum sensing และระบบ quinolone sensing ในเชื้อ Burkholderia pseudomallei

Name: Putthapoom Lumjiaktase

MeSH: Burkholderia pseudomallei

MeSH: DNA-Binding Proteins

MeSH: Pseudomonas aeruginosa

MeSH: Quorum Sensing

MeSH: Quinolones

Abstract: Burkholderia pseudomallei is the causative agent of melioidosis, a fatal human tropical disease. Bacteria posses quorum sensing (QS) systems for regulation of virulence factor by synthesizing autoinducers (AI) such as Acyl-homoserine lactone (AHL), a tryptophan metabolite, and quinolones. This thesis studied the AHL QS system of B. pseudomallei, the AI synthase BpsI and its cognate AI binding transcription activator BpsR, by cloning and sequencing bpsIR as well as creating knockout and complimentary strains. Using LC MS/MS, this work first established that B. pseudomallei PP844, a wild type strain, synthesizes 5 AHLs: N-octanoylhomoserine lactone (C8-HSL); N-(3-oxooctanoyl) homoserine lactone (3-oxo-C8-HSL); N-(3-hydroxyoctanoyl) homoserine lactone (3-hydroxy-C8-HSL); Ndecanoylhomoserine lactone (C10-HSL); N-(3-(hydroxydecanoyl) homoserine lactone (3-hydroxy-C10-HSL); and N-(3-hydroxydodecanoyl)homoserine lactone (3-hydroxy- C12-HSL). Mutation of BpsI or BpsR resulted in the loss of C8-HSL and 3-oxo-C8-HSL synthesis demonstrating that BpsI was responsible for directing the synthesis of these AHLs only and that bpsI expression and hence C8-HSL and 3-oxo-C8-HSL production depends on BpsR. This study further determined the effect of the BpsIR QS system on the oxidative stress protection of B. pseudomallei where the DNA-binding protein, DpsA plays a key role. In bpsI, bpsR and bpsIR mutants, dpsA expression was substantially downregulated. Furthermore, bpsIR-deficient mutants exhibited hypersensitivity to organic hydroperoxide tert-butyl hydroperoxide (t-BOOH) by displaying a reduction in cell viability which was restored by provision of exogenous C8-HSL (bpsI mutant) or by complementation with the bpsIR genes or by overexpression of dpsA. These data indicate that in B. pseudomallei, QS at least in part regulates the response to oxidative stress via DpsA In quinolone QS, the B. pseudomallei genome was found to contain the putative quinolone synthesizing operon, pqsA-E. To test whether this operon was functionally conserved, putative pqsA and pqsE genes from B. pseudomallei were introduced into P. aeruginosa pqsA and pqsE mutants respectively. Both genes were able to complement the respective mutations in P. aeruginosa by restoring its quinolone production. These results demonstrate a more widespread conservation of the quinolones signal production and highlight the potential role of quinolone in cross-species communication.

Abstract: เชื้อ Burkholderia pseudomallei เป็นสาเหตุของการเสียชีวิตโดยโรค melioidosis ซึ่งเป็นโรคในเขตร้อน เชื้อมีระบบ quorum sensing ซึ่งควบคุมการสร้าง virulence factor โดยใช้ สาร signal molecule ที่เรียกว่า autoinducer ศึกษาระบบ Quorum sensing ในเชื้อ B. pseudomallei โดยหายีน bpsI (AI synthase)และ bpsR (transcription activator) จากนั้น knock out ยีนและ complement ยีนกลับ เข้า mutant ซึ่งการใช้เทคนิค LC MS/MS พบว่าเชื้อ B. pseudomallei สายพันธุ์ PP844 สร้างสาร C8-HSL, 3-oxo-C8-HSL, 3-hydroxy-C8-HSL, C10-HSL, 3-hydroxy-C10-HSL และ 3- hydroxy-C12-HSL ซึ่งเมื่อกลายพันธุ์โดย Mutation ยีน bpsI, bpsR เชื้อไม่สามารถสร้าง C8-HSL และ 3-oxo-C8-HSL ในเชื้อสายพันธุ์ bpsI, bpsR และ bpsIR mutants การแสดงออกของยีน dpsA ลดลง และ bpsIR mutants เกิดการ hypersensitivity ต่อสาร tert-butyl hydroperoxide (t- BOOH) จะกลับมาปกติเมื่อเติม C8-HSL หรือเมื่อใส่ยีน bpsIR การทดลองบ่งบอกว่า ระบบ QS ควบคุมภาวะ เครียดผ่านยีน dpsA พบยีน pqsA-E ในเชื้อ B. pseudomallei ได้ทำการใส่ยีน pqsA และ pqsE ของเชื้อ เข้าไปในเชื้อ P. aeruginosa ซึ่ง Mutation ยีน pqsA และ pqsE ผลคือเชื้อ P. aeruginosa สามารถ สร้าง PQS กลับมาได้ ดังนั้นสรุปได้ว่าเชื้อทั้งสองสามารถใช้ยีนร่วกกันได้ นอกจากนี้ยังได้ทำ Mutation ยีน pqsA ในเชื้อ B. pseudomallei พบว่ามีการสร้างสาร elastase มากขึ้น และโคโลนีมี รอยหยักมากขึ้น

Mahidol University

Address: NAKHON PATHOM

Email: liwww@mahidol.ac.th

Name: Mongkol Kunakorn

Role: Thesis Advisors

Created: 2006

Modified: 2553-06-16

Issued: 2010-06-04

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

ISBN: 9740474373

CallNumber: TH P993i 2006

eng

DegreeName: Doctor of Philosophy

Level: Doctoral Degree

Descipline: Clinical Pathology

Grantor: Mahidol University

©copyrights Mahidol University

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	4536078.pdf	2.7 MB	13	2018-05-16 14:22:25

ใช้เวลา

0.255438 วินาที