Kim Moon-Young;Park Ra-Young;Choi Mi-Hwa;Sun Hui-Yu;Kim Choon-Mee;Kim Soo-Young;Rhee Joon-Haeng;Shin Sung-Heui
Journal of Microbiology
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제44권2호
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pp.226-232
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2006
Swarming has proven to be a good in vitro model for bacterial surface adherence and colonization, and the swarming differentiation of a bacterium has been shown to be coupled with changes in the expression of virulence factors associated with its invasiveness, particularly in the early stages of infection. In this study, we attempted to determine whether the expression of vvhA, which encodes for hemolysin/cytolysin (VvhA), is either upregulated or downregulated during the swarming differentiation of V. vulnificus. The insertional inactivation of vvhA itself exerted no detectable effect on the expression of V. vulnificus swarming motility. However, in our lacZ-fused vvhA transcriptional reporter assay, vvhA expression decreased in swarming V. vulnificus as compared to non-swarming or planktonic V. vulnificus. The reduced expression of vvhA in swarming V. vulnificus increased as a result of the deletional inactivation of luxS, a gene associated with quorum sensing. These results show that vvhA expression in swarming V. vulnificus is downregulated via the activity of the LuxS quorum-sensing system, suggesting that VvhA performs no essential role in the invasiveness of V. vulnificus via the adherence to and colonization on the body surfaces required in the early stages of the infection. However, VvhA may playa significant role in the pathophysiological deterioration occurring after swarming V. vulnificus is differentiated into planktonic V. vulnificus.
Salmonella encodes an enterotoxin (Stn) which possesses biological activity similar to the cholera toxin. Stn contributes significantly to the overall virulence of S. typhimurium in a murine model. The production of Stn is enhanced in a high-osmolarity medium and by contact with epithelial cells. In the present study, the in vitro and in vivo transcriptional regulations of the sin promoter revealed two promoters, P1 and P2. The P1 promoter identified by a primer extension analysis of stn mRNA exhibited a switching mechanism in vivo. Depending on the growth stage, transcription was initiated from different start sites termed $P1_S\;and\;P1_E$. $P1_S$, recognized by RNA polymerase containing ${\sigma}^S(E{\sigma}^S),\;and\;P1_E$, recognized by $E{\sigma}^70$, were activated during the stationary and exponential phases, respectively, while $P1_S\;and\;P1_E$ were both negatively regulated by CRPㆍcAMP and H-NS. Results revealed that $P1_S$ was the responsible promoter activated under a high osmolarity and low pH. The P2 promoter was identified 45 nucleotides downstream from $P1_E$ and negatively controlled by CRPㆍcAMP in vitro. No P2 activity was detected in vivo. The regulation of stn expression monitored using a Pstn::egfp fusion indicated that $E{\sigma}^S$ was required for the induction of stn and various factors were involved in stn regulation inside animal cells.
Salmonella enterica serovar Typhimurium causes human gastroenteritis and a systemic typhoid-like infection in mice. A critical virulence determinant of Salmonella is the ability to invade mammalian cells. The expression of genes required for invasion is tightly regulated by environmental conditions and a variety of regulatory genes. The hilA regulator encodes an OmpR/ToxR family transcriptional regulator that activates the expression of invasion genes in response to both environmental and genetic regulatory factors. Work from several laboratories has highlighted that regulation of hilA expression is a key point for controlling expression of the invasive phenotype. A number of positive regulators of hilA expression have been identified including csrAB, sirA/barA, pstS, hilC/sirC/sprA, fis, and hilD. HilD, an AraC/XylS type transcriptional regulator, is of particular importance as a mutation in hilD results in a 14-fold decrease in chromosomal hilA::Tn5lacZY-080 expression and a 53-fold decrease in invasion of HEp-2 cells. It is believed that HilD directly regulates hilA expression as it has been shown to bind to hilA promoter sequences. In addition, our research group, and others, have identified genes (hilE, hha, pag, and lon) that negatively affect hilA transcription. HilE appears to be an important Salmonella-specific regulator that plays a critical role in inactivating hilA expression. Recent work in our lab has been directed at understanding how environmental signals that affect hilA expression may be processed through a hilE pathway to modulate expression of hilA and the invasive phenotype. The current understanding of this complex regulatory system is reviewed.
Jeong, Haeyoung;Choi, Sanghaeng;Park, Gun-Seok;Ji, Yosep;Park, Soyoung;Holzapfel, Wilhelm Heinrich;Mathara, Julius Maina;Kang, Jihee
한국미생물·생명공학회지
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제47권1호
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pp.25-33
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2019
Lactobacillus rhamnosus BFE5264, isolated from a Maasai fermented milk product ("kule naoto"), was previously shown to exhibit bile acid resistance, cholesterol assimilation, and adhesion to HT29-MTX cells in vitro. In this study, we re-annotated and analyzed the previously reported complete genome sequence of strain BFE5264. The genome consists of a circular chromosome of 3,086,152 bp and a putative plasmid, which is the largest one identified among L. rhamnosus strains. Among the 2,883 predicted protein-coding genes, those with carbohydrate-related functions were the most abundant. Genome analysis of strain BFE5264 revealed two consecutive CRISPR regions and no known virulence factors or antimicrobial resistance genes. In addition, previously known highly variable regions in the genomes of L. rhamnosus strains were also evident in strain BFE5264. Pairwise comparison with the most studied probiotic strain L. rhamnosus GG revealed strain BFE5264-specific deletions, probably due to insertion sequence-mediated recombination. The latter was associated with loss of the spaCBA pilin gene cluster and exopolysaccharide biosynthetic genes. Comparative genomic analysis of the sequences from all available L. rhamnosus strains revealed that they were clustered into two groups, being within the same species boundary based on the average nucleotide identities. Strain BFE5264 had a sister group relationship with the group that contained strain GG, but neither ANI-based hierarchical clustering nor core-gene-based phylogenetic tree construction showed a clear distinctive pattern associated with the isolation source, implying that the genotype alone cannot account for their ecological niches. These results provide insights into the probiotic mechanisms of strain BFE5264 at the genomic level.
A risk analysis of Shiga toxin (Stx)-encoding bacteriophage was carried out by confirming the transduction phage to non-Stx-producing Escherichia coli (STEC) and subsequent expression of the Shiga toxin genes. The virulence factor stx1 was identified in five phages, and both stx1 and stx2 were found in four phages from a total of 19 phage isolates with seven non-O157 STEC strains. The four phages, designated as ϕNOEC41, ϕNOEC46, ϕNOEC47, and ϕNOEC49, belonged morphologically to the Myoviridae family. The stabilities of these phages to temperature, pH, ethanol, and NaClO were high with some variabilities among the phages. The infection of five non-STEC strains by nine Stx-encoding phages occurred at a rate of approximately 40%. Non-STEC strains were transduced by Stx-encoding phage to become lysogenic strains, and seven convertant strains had stx1 and/or stx2 genes. Only the stx1 gene was transferred to the receptor strains without any deletion. Gene expression of a convertant having both stx1 and stx2 genes was confirmed to be up to 32 times higher for Stx1 in 6% NaCl osmotic media and twice for Stx2 in 4% NaCl media, compared with expression in low-salt environments. Therefore, a new risk might arise from the transfer of pathogenic genes from Stx-encoding phages to otherwise harmless hosts. Without adequate sterilization of food exposed to various environments, there is a possibility that the toxicity of the phages might increase.
Alhadidi, Hiba A.S.;Al-Qaysi, Safaa A. S.;Al-Halbosiy, Mohammad M. F.
한국미생물·생명공학회지
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제50권2호
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pp.283-292
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2022
Colibactins (clb) and Cytotoxic Necrotizing Factors (cnf) are virulence factors that impact cell cycle through cellular differentiation, proliferation, and apoptosis. Urinary tract infections (UTIs) are the most common among type of infection among outpatients, with a lifetime incidence of about 60-65% in adult females. Here, we sought to isolate uropathogenic Escherichia coli (UPCE) from urine specimens and investigates the prevalence of clb A, B and cnf 1, 2 genes among these isolates. A total of 110 E. coli isolates were collected from patients with UTIs. All the isolates were examined for their hemolytic activity and only 46 isolates showed a halo zone of hemolysis on blood agar. The collected UPEC isolates were screened for the existence of clb A, B and cnf genes. The results revealed that out of 110 isolates, 28 harbored the clbA gene, 40 harbored clb B, and 24 isolates harboured cnf1. 13 isolates harbored clbA, clbB, and cnf1 genes, while no cnf2 gene was detected among isolates. The molecular detection revealed that 8 out of 28 hemolytic isolates carrying the clbA, 11 out of 40 were carrying clbB, 1 out of 24 were carrying cnf 1, and 5 out of 9 carrying clbA+clbB. Furthermore, 7 out of 13 isolates were hemolytic and carrying clbA, clbB, and cnf1 genes. Finally, we investigated the cytotoxicity of E. coli harboring clb and cnf genes, eukaryotic REF cells were exposed to E. coli producing colibactin, which induces DNA damage and leads to cell cycle arrest, senescence and death.
Background: Panax ginseng Meyer is one of the most valuable medicinal plants which is enriched in anti-microbe secondary metabolites and widely used in traditional medicine. Botrytis cinerea is a necrotrophic fungus that causes gray mold disease in a broad range of hosts. B. cinerea could overcome the ginseng defense and cause serious leaf and root diseases with unknown mechanism. Methods: We conducted simultaneous transcriptomic and metabolomic analysis of the host to investigate the defense response of ginseng affected by B. cinerea. The gene deletion and replacement were then performed to study the pathogenic gene in B. cinerea during ginseng - fungi interaction. Results: Upon B. cinerea infection, ginseng defense responses were switched from the activation to repression, thus the expression of many defense genes decreased and the biosynthesis of antifungal metabolites were reduced. Particularly, ginseng metabolites like kaempferol, quercetin and luteolin which could inhibit fungi growth were decreased after B. cinerea infection. B. cinerea quercetin dioxygenase (Qdo) involved in catalyzing flavonoids degradation and ∆BcQdo mutants showed increased substrates accumulation and reduced disease development. Conclusion: This work indicates the flavonoids play a role in ginseng defense and BcQdo involves in B. cinerea virulence towards the P. ginseng. B. cinerea promotes disease development in ginseng by suppressing of defense related genes expression and reduction of antifungal metabolites biosynthesis.
Fusarium culmorum is one of the most important causal agents of root rot of wheat. In this study, 10 F. culmorum isolates were collected from farms located in five agro-ecological regions of Morocco. These were used to challenge 20 durum wheat genotypes via artificial inoculation of plant roots under controlled conditions. The isolate virulence was determined by three traits (roots browning index, stem browning index, and severity of root rot). An alpha-lattice design with three replicates was used, and the resulting ANOVA revealed a significant (P < 0.01) effect of isolate (I), genotype (G), and G × I interaction. A total of four response types were observed (R, MR, MS, and S) revealing that different genes in both the pathogen and the host were activated in 53% of interactions. Most genotypes were susceptible to eight or more isolates, while the Moroccan cultivar Marouan was reported resistant to three isolates and moderately resistant to three others. Similarly, the Australian breeding line SSD1479-117 was reported resistant to two isolates and moderately resistant to four others. The ICARDA elites Icaverve, Berghisyr, Berghisyr2, Amina, and Icaverve2 were identified as moderately resistant. Principal component analysis based on the genotypes responses defined two major clusters and two sub-clusters for the 10 F. culmorum isolates. Isolate Fc9 collected in Khemis Zemamra was the most virulent while isolate Fc3 collected in Haj-Kaddour was the least virulent. This work provides initial results for the discovery of differential reactions between the durum lines and isolates and the identification of novel sources of resistance.
Su Vin Heo;Hye Rang Park;Yun Woo Jang;Jihee Park;Beom Kyu Kang;Jeong Hyun Seo;Jun Hoi Kim;Ji Yoon Lee;Man Soo Choi;Jee Yeon Ko;Choon Song Kim;Sungwoo Lee;Tae-Hwan Jun
The Plant Pathology Journal
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제40권3호
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pp.329-335
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2024
Phytophthora root and stem rot (PRR), caused by Phytophthora sojae, can occur at any growth stage under poorly drained and humid conditions. The expansion of soybean cultivation in South Korean paddy fields has increased the frequency of PRR outbreaks. This study aimed to identify four P. sojae isolates newly collected from domestic fields and evaluate race-specific resistance using the hypocotyl inoculation technique. The four isolates exhibited various pathotypes, with GJ3053 exhibiting the highest virulence complexity. Two isolates, GJ3053 and AD3617, were screened from 205 soybeans, and 182 and 190 genotypes (88.8 and 92.7%, respectively) were susceptible to each isolate. Among these accessions, five genotypes resistant to both isolates were selected. These promising genotypes are candidates for the development of resistant soybean cultivars that can effectively control PRR through gene stacking.
Enterotoxigenic Bacteroides fragilis (ETBF) is the main pathogen causing severe inflammatory diseases and colorectal cancer. Its biofilm plays a key role in the development of colorectal cancer. The objective of this study was to determine the antagonistic effects of cell-free supernatants (CFS) derived from Clostridium butyricum against the growth and biofilm of ETBF. Our data showed that C. butyricum CFS inhibited the growth of B. fragilis in planktonic culture. In addition, C. butyricum CFS exhibited an antibiofilm effect by inhibiting biofilm development, disassembling preformed biofilms and reducing the metabolic activity of cells in biofilms. Using confocal laser scanning microscopy, we found that C. butyricum CFS significantly suppressed the proteins and extracellular nucleic acids among the basic biofilm components. Furthermore, C. butyricum CFS significantly downregulated the expression of virulence- and efflux pump-related genes including ompA and bmeB3 in B. fragilis. Our findings suggest that C. butyricum can be used as biotherapeutic agent by inhibiting the growth and biofilm of ETBF.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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