Colonization studies previously performed with a green-fluorescent-protein, GFP, labeled derivative of Bacillus amyloliquefaciens FZB42 revealed that the bacterium behaved different in colonizing surfaces of plant roots of different species (Fan et al., 2012). In order to extend these studies and to elucidate which genes are crucial for root colonization, we applied targeted mutant strains to Arabidopsis seedlings. The fates of root colonization in mutant strains impaired in synthesis of alternative sigma factors, non-ribosomal synthesis of lipopeptides and polyketides, biofilm formation, swarming motility, and plant growth promoting activity were analyzed by confocal laser scanning microscopy. Whilst the wild-type strain heavily colonized surfaces of root tips and lateral roots, the mutant strains were impaired in their ability to colonize root tips and most of them were unable to colonize lateral roots. Ability to colonize plant roots is not only dependent on the ability to form biofilms or swarming motility. Six mutants, deficient in abrB-, sigH-, sigD-, nrfA-, yusV and RBAM017410, but not affected in biofilm formation, displayed significantly reduced root colonization. The nrfA- and yusV-mutant strains colonized border cells and, partly, root surfaces but did not colonize root tips or lateral roots.
Objectives: The quorum-sensing-inhibitory and anti-biofilm activities of the methanol extract of E. globulus leaves were determined against clinically isolated multidrug-resistant Pseudomonas aeruginosa. Methods: The preliminary anti-quorum-sensing (AQS) activity of eucalyptus was investigated against a biosensor strain Chromobacterium violaceum ATCC 12472 (CV12472) by using the agar well diffusion method. The effect of sub-minimum inhibitory concentrations (sub-MICs) of the methanol extract of eucalyptus on different quorum-sensing-regulated virulence factors, such as swarming motility, pyocyanin pigment, exopolysaccharide (EPS), and biofilm formation, against clinical isolates (CIs 2, 3, and 4) and reference PA01 of Pseudomonas aeruginosa were determined using the swarm diameter (mm)-measurement method, chloroform extraction method, phenol (5%)-sulphuric acid (concentrated) method, and the microtiter plate assay respectively, and the inhibition (%) in formation were calculated. Results: The preliminary AQS activity (violacein pigment inhibition) of eucalyptus was confirmed against Chromobacterium violaceum ATCC 12472 (CV12472). The eucalyptus extract also showed concentration-dependent inhibition (%) of swarming motility, pyocyanin pigment, EPS, and biofilm formation in different CIs and PA01 of P. aeruginosa. Conclusion: Our results revealed the effectiveness of the E. globulus extract for the regulation of quorum-sensing-dependent virulence factors and biofilm formation at a reduced dose (sub-MICs) and suggest that E. globulus may be a therapeutic agent for curing and controlling bacterial infection and thereby reducing the possibility of resistance development in pathogenic strains.
Yan Ramona;Ida Bagus Gede Darmayasa;Ni Putu Widiantari;Ni Nengah Bhawa Dwi Shanti;Ni Luh Hani;Pande Gde Sasmita Julyantoro;Adnorita Fandah Oktariani; Kalidas Shetty
한국미생물·생명공학회지
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제52권2호
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pp.179-188
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2024
It has been widely documented that stress conditions in aquatic ecosystems could trigger the release of stress hormone (dopamine) in fishes. Such hormone could attract pathogens (such as Aeromonas hydrophila) to initiate its infection in fishes. The major focus of this study was to investigate the effect of the catecholamine derived stress hormone (dopamine) on the motility and hemolytic activity associated with the virulence of A. hydrophila ATCC AH-1N, the causative agent of Motile Aeromonas Septicemia (MAS). The density of bacterial cells used in this study was adjusted at 106 cells/ml. The results showed that dopamine increased swimming motility of A. hydrophila ATCC AH-1N and was proportional to both dopamine hormone concentration and the incubation period. Dopamine concentration of 100 µM in the medium resulted in the highest increment of swimming ability of A. hydrophila ATCC AH-1N. The dopamine hormone was also found to affect the hemolytic activity of A. hydrophila ATCC AH-1N. The optimum hemolytic activity of the pathogen was found at 50 µM dopamine concentration in the medium, and this hemolytic activity was found to decrease when the concentration of dopamine at greater than 50 µM. It can be concluded from this study that dopamine hormone increased the motility and hemolysis capability, as well as the growth rate of A. hydrophila, and hence increased its virulence.
쿼럼센싱은 세포 간의 의사소통 방법이며 박테리아의 병원성과 관련된 유전자들의 조절메커니즘이다. 박테리아는 다양한 생리학적 과정들을 제어하기 위해 이 쿼럼센싱 시스템을 활용한다. 본 연구에서 석류(Punica granatum L.) 껍질 추출물이 바이오 리포터 균주인 Chromobacterium violaceum 과 C. violaceum CV026에서 쿼럼센싱 억제능을 갖는 것으로 1차 선별되어 식중독균인 Y. enterocolitica에서 편모에 의한 운동능과 바이오필름형성 억제능에 대한 석류껍질 추출물의 효과에 대한 다음 실험을 수행하였다. 추가로 N-acylhomoserine lactones (AHLs)의 합성(yenI and yenR)과 편모 레귤론(fliA, fleB and flhDC) 에 관련된 특정유전자의 발현변화를 역전사 중합효소연쇄반응법으로 평가하였다. 결과는 석류껍질 추출물이 C. violaceum CV026에서 쿼럼센싱으로 제어되는 바이오레신 생산을 78.5%까지 억제하였으며, Y. enterocolitica에서는 세포의 성장에 영향을 주지 않고 바이오필름 형성과 편모 운동성을 현저히 감소시키는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 억제 효과는 AHLs의 합성과 운동성에 관여하는 유전자 발현을 down-regulation 하는 결과와도 일치하였다. 본 연구의 결과는 석류껍질 추출물의 임상 적용을 위하여 생체 내 특성에 대한 추가적인 연구가 필요하다는 것뿐 아니라 석류껍질 추출물이 사람의 위장관염을 방지하기 위한 잠재적인 치료제가 될 수 있다는 것을 보여준다.
Salivary microbiota alterations can correlate with dental caries development in children, and mechanisms mediating this association need to be studied in further detail. Our study explored salivary microbiota shifts in children and their association with the incidence of dental caries with dentine involvement. Salivary samples were collected from children with caries and their subsequently matched caries-free controls before and after caries development. The microbiota was analyzed by 16S rRNA gene-based high-throughput sequencing. The salivary microbiota was more diverse in caries-free subjects than in those with dental caries with dentine involvement (DC). Although both groups exhibited similar shifts in microbiota composition, an association with caries was found by function prediction. Analysis of potential microbiome functions revealed that Granulicatella, Streptococcus, Bulleidia, and Staphylococcus in the DC group could be associated with the bacterial invasion of epithelial cells, phosphotransferase system, and ${\text\tiny{D}}-alanine$ metabolism, whereas Neisseria, Lautropia, and Leptotrichia in caries-free subjects could be associated with bacterial motility protein genes, linoleic acid metabolism, and flavonoid biosynthesis, suggesting that functional differences in the salivary microbiota may be associated with caries formation. These results expand the current understanding of the functional significance of the salivary microbiome in caries development, and may facilitate the identification of novel biomarkers and treatment targets.
3',5'-cyclic adenosine monophosphate (cAMP) is an important molecule, which mediates diverse cellular processes. For example, it is involved in regulation of sugar uptake/catabolism, DNA replication, cell division, and motility in various acterial species. In addition, cAMP is one of the critical regulators for syntheses of virulence factors in many pathogenic bacteria. It is believed that cAMP acts as a signal for environmental changes as well as a regulatory factor for gene expressions. Therefore, intracellular concentration of cAMP is finely modulated by according to its rates of synthesis (by adenylate cyclase), excretion, and degradation (by cAMP phosphodiesterase). In the present review, we discuss the bacterial physiological characteristics governed by CAMP and the molecular mechanisms for gene regulation by cAMP. Furthermore, the effect of cAMP on phosphotransferase system is addressed.
Lynn Heo;Yongmin Cho;Junhyeok Choi;Jeongwook Lee;Yoobin Han;Sang-Wook Han
The Plant Pathology Journal
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제39권3호
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pp.235-244
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2023
Acidovorax citrulli (Ac) is a phytopathogenic bacterium that causes bacterial fruit blotch (BFB) in cucurbit crops, including watermelon. However, there are no effective methods to control this disease. YggS family pyridoxal phosphate-dependent enzyme acts as a coenzyme in all transamination reactions, but its function in Ac is poorly understood. Therefore, this study uses proteomic and phenotypic analyses to characterize the functions. The Ac strain lacking the YggS family pyridoxal phosphate-dependent enzyme, AcΔyppAc(EV), virulence was wholly eradicated in geminated seed inoculation and leaf infiltration. AcΔyppAc(EV) propagation was inhibited when exposed to L-homoserine but not pyridoxine. Wild-type and mutant growth were comparable in the liquid media but not in the solid media in the minimal condition. The comparative proteomic analysis revealed that YppAc is primarily involved in cell motility and wall/membrane/envelop biogenesis. In addition, AcΔyppAc(EV) reduced biofilm formation and twitching halo production, indicating that YppAc is involved in various cellular mechanisms and possesses pleiotropic effects. Therefore, this identified protein is a potential target for developing an efficient anti-virulence reagent to control BFB.
Abdulrahman E. Koshak;Mahmoud A. Elfaky;Hossam M. Abdallah;Dina A. I. Albadawi;Gamal A. Mohamed;Sabrin R. M. Ibrahim;Abdulrahim A. Alzain;El-Sayed Khafagy;Azza A. H. Rajab;Wael A. H. Hegazy
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제34권8호
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pp.1642-1652
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2024
Arctium lappa (Burdock) root is used in various culinary applications especially in Asian Cuisine. Arctigenin (ARC) is a polyphenolic compound abundant in the roots of the burdock plant from which it derives its name. The emergence of bacterial resistance is a growing global worry, specifically due to the declining availability of new antibiotics. Screening for the antibacterial candidates among the safe natural products is a promising approach. The present study was aimed to assess the antibacterial activity of ARC against Pseudomonas aeruginosa exploring its effect on the bacterial cell membrane. Furthermore, the anti-virulence activities and anti-quorum sensing (QS) activities of ARC were in vitro, in vivo and in silico assessed against P. aeruginosa. The current results showed the ARC antibacterial activity was owed to its disruption effect of the cell membrane. ARC at sub-MIC significantly decreased the formation of biofilm, motility, production of extracellular enzymes and in vivo protected mice against P. aeruginosa. These anti-virulence activities of ARC are owed to its interference with bacterial QS and its expression. Furthermore, ARC showed mild effect on mammalian erythrocytes, low probability to induce resistance and synergistically combined with antibiotics. In summary, the promising anti-virulence properties of ARC indicate its potential as an effective supplement to conventional antibiotics for treating severe P. aeruginosa infections.
Acidovorax citrulli (Ac) is the causative agent of bacterial fruit blotch disease in watermelon. Since resistant cultivars have not yet been developed, the virulence factors/mechanisms of Ac need to be characterized. This study reports the functions of a putative pyridoxal phosphate-dependent aminotransferase (PpdaAc) that transfers amino groups to its substrates and uses pyridoxal phosphate as a coenzyme. It was observed that a ppdaAc knockout mutant had a significantly reduced virulence in watermelon when introduced via germinated-seed inoculation as well as leaf infiltration. Comparative proteomic analysis predicted the cellular mechanisms related to PpdaAc. Apart from causing virulence, the PpdaAc may have significant roles in energy production, cell membrane, motility, chemotaxis, post-translational modifications, and iron-related mechanisms. Therefore, it is postulated that PpdaAc may possess pleiotropic effects. These results provide new insights into the functions of a previously unidentified PpdaAc in Ac.
This study was conducted to determine the relationship between elapsed time after semen preservation on the changes of bacteria and semen quality. Semen was diluted with BTS(Beltsville Thawing Solution) extender without antibiotic for 7 days and sperm parameter and fertility were measured. Sperm motility was measured by CASA and total bacteria number was counted after 22~24 hr incubation from counting agar plate in which sperm dilute to $10{\sim}10^6$ in 0.9% saline solution and inoculate to agar. Acrosomal integrity was measured by Chlortetracycline (CTC) staining. CTC patterns were uniform fluorescence over the whole head (pattern F), characteristic of incapacitated acrosome-intact spermatozoa; fluorescence-free band in the post-acrosomal region (pattern B), characteristic of capacitated acrosome-intact spermatozoa; and almost no fluorescence over the whole head except for a thin band in the equatorial segment (pattern AR), characteristic of acrosome reacted spermatozoa. Total number of bacteria was significantly increased (p<0.0001) 3 days after preservation. Sperm motility, viability, and morphological abnormality on elapsed time after preservation were lower from 5 ($77.24{\pm}6.47$, p<0.001) and 7 days ($77.24{\pm}6.47$, p<0.001) after preservation compared to 1 ($15.71{\pm}7.18$) and 3 days($18.39{\pm}7.22$) after preservation, respectively. Sperm viability was significantly lower ($53.25{\pm}35.03$, p<0.0001) at 7 days after preservation. Morphological abnormality of sperm was lower (p<0.001) at 1 ($15.71{\pm}7.18$) and 3 ($18.39{\pm}7.22$) days compared to 5 ($21.84{\pm}7.91$) and 7 ($22.59{\pm}9.93$) days after preservation. Acrosomal integrity and capacitation rate (pattern F) were significantly lower (p<0.001) from 5 days after preservation. Based on the data we obtained from this study suggested that semen preserved more than 5 days without antibiotic would not recommend use for artificial insemination.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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