Análise da sinalização química e virulência em Escherichia coli enterohemorrágica e Citrobacter rodentium mediado por membros da microbiota

Abstract

Escherichia coli Enterohemorrágica (EHEC) é um patógeno gastrointestinal conhecido por sua capacidade de causar colites hemorrágicas. Possui em seu genoma a Ilha de patogenicidade locus of enterocyte effacement (LEE), responsável por codificar genes relacionados a importantes fatores de virulência. O sensor de histidina quinase QseC, presente na membrana de EHEC, mostrou-se importante para a regulação dessa ilha. Recentemente nosso grupo demonstrou que bactérias comensais benéficas para a microbiota como o Bacteroides tethaitaomicron (Bt), podem antagonicamente aumentar a expressão de genes de virulência em bactérias patogênicas, como EHEC, pela alteração do panorama metabólico. Dessa forma este trabalho visou entender como é a regulação da virulência de EHEC na presença de bactérias comensais, com intuito de compreender a relação entre microbiota – patógeno, como o patógeno responde e modula sua resposta ao ambiente, bem como a participação do sensor QseC na sinalização envolvida nesses processos. Com os resultados obtidos foi possível evidenciar que QseC muda a regulação gênica por butirato em EHEC e houve diferenças do fenótipo de motilidade e crescimento na presença desse ácido graxo. A expressão de hcp-2 do T6SS está aumentada em baixa glicose, porém diminuída na linhagem mutante, indicando participação de QseC na regulação desse sistema. No entanto, a introdução de Bt na condição de baixa glicose, levou diminuição da expressão do gene hcp-2 de T6SS em EHEC, indicando regulação dessa bactéria comensal no T6SS deste patógeno. Membros benéficos da microbiota humana estavam aumentados na ausência de QseC em Simulador de Ecossistema Microbiano Intestinal Humano, indicando diferenças na competição de EHEC na ausência desse sensor. Lactobacillus acidophilus, diminuiu drasticamente o crescimento de EHEC, porém o mesmo não foi observado para Lactobacillus reuteri, demonstrando que a competição é espécie-dependente dos lactobacilos presentes. Ainda, o sensor QseC é necessário para uma efetiva colonização e disseminação de Citrobacter rodentium em camundongos C57BL/6. Assim, evidenciou-se que membros da microbiota modulam a resposta de EHEC, o sensor QseC têm participação na sinalização promovida por essas bactérias comensais e é necessário para uma efetiva colonização no hospedeiro.

Enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC) is a gastrointestinal pathogen well known for its ability to cause hemorrhagic diarrhea. It has in its genome the Island of pathogenicity locus of enterocyte effacement (LEE), responsible for encoding genes related to important virulence factors. The QseC histidine kinase sensor, present in the EHEC membrane, regulates this island. Recently, our group demonstrated that commensal bacteria beneficial to the microbiota, such as Bacteroides tethaitaomicron (Bt), can antagonically increase the expression of virulence genes in pathogenic bacteria, such as EHEC, by altering the metabolic landscape. In this way, this work aimed to understand the regulation of EHEC virulence in the presence of butyrate, as well as commensal bacteria, in order to understand the relationship between microbiota - pathogen, how the pathogen modulates its response to the environment, as well as participation of the QseC sensor in the signaling involved in these processes. The results obtained in this study, showed that QseC changes the gene regulation through butyrate in EHEC and there were differences in the motility and growth in presence of this fatty acidThe expression of hcp-2 gene from T6SS is increased in low glucose, nevertheless decreased in the mutant strain, indicating that QseC modulates this system. However, the introduction of Bt in low glucose media, induced a decrease in the expression of the hcp-2 gene in EHEC, which indicates a regulation of this commensal bacterium in the T6SS of this pathogen. Beneficial members of the human microbiota were increased in the absence of QseC in the Human Intestinal Microbial Ecosystem Simulator, indicating differences in EHEC competition in the absence of this sensor. Lactobacillus acidophilus decreased the growth of EHEC, however the same was not observed for Lactobacillus reuteri, indicating the inhibition observed is Lactobacillus strain-dependent. The QseC sensor is necessary for an effective colonization and dissemination of Citrobacter rodentium in C57BL/6 mice. Therefore, these results indicate that members of the microbiota modulate EHEC response, the QseC sensor has a role in signaling promoted by these commensal bacteria and is necessary for effective colonization in the host.