A função do operon do metabolismo de β-glicosídeos na aptidão e virulência da cepa de Escherichia coli extraintestinal MT78

Abstract

O operon bgl codifica as enzimas responsáveis pelo metabolismo de β-glicosídeos, como salicina e arbutina, na bactéria Escherichia coli. Entretanto, estudos apontam uma possível relação deste operon com a virulência de E. coli patogênicas extraintestinais (ExPEC). Em estudos anteriores, um mutante da ExPEC aviária MT78, que teve operon bgl deletado, apresentou atenuação da virulência tanto in vitro quanto in vivo, o que sugere uma influência do operon na virulência desta cepa. O objetivo deste estudo foi analisar a influência do operon bgl na virulência da cepa MT78 e tentar elucidar os mecanismos pelos quais essa influência pode estar ocorrendo. Primeiramente, a funcionalidade do operon bgl na cepa MT78 foi confirmada através de testes de fermentação de β-glicosídeos e, então, o mutante MT78Δbgl foi submetido a testes fenotípicos para adesinas e motilidade. Constatou-se que não há alteração na produção de fímbria do tipo 1, porém há redução na motilidade do mutante. Verificou-se também que a cepa MT78 é capaz de hemaglutinação resistente à manose, mas o ensaio não foi capaz de quantificar se há alteração na hemaglutinação no mutante MT78Δbgl em comparação à selvagem. Outro mutante estudado, o MT78 bglB::Tn5 (20E12), apresentou uma atenuação na virulência ainda maior que o MT78Δbgl, além de não expressar fímbria do tipo 1. Afim de verificar se possuía outras mutações que explicassem o fenótipo observado, ele foi recriado por meio de outra técnica. Confirmou-se então, pelo novo mutante, que a inserção do transposon Tn5 apenas no gene bglB foi responsável por abolir a expressão de fímbria do tipo 1, o que pode explicar a maior atenuação da adesão e invasão in vitro a células não-fagocitárias. Por fim, deu-se início à tentativa de criação de complementados do mutante MT78Δbgl com diferentes combinações dos genes do operon, que podem ajudar a elucidar os mecanismo(s) pelo(s) qual(is) o operon bgl influencia a virulência em ExPEC.

The bgl operon encodes enzymes responsible for the metabolism of β-glycosides, such as salicin and arbutin, in Escherichia coli. In addition to its metabolic role, studies indicate a possible relationship of this operon with virulence of extraintestinal pathogenic Escherichia coli (ExPEC). In our previous studies, a mutant of the avian ExPEC strain MT78 that had the bgl operon deleted showed attenuation of virulence both in vitro and in vivo. Therefore, the aim of this study was to analyze the influence of bgl operon on virulence of the MT78 strain and try to elucidate the mechanisms by which this influence occurs. The functionality of bgl operon in MT78 strain was first confirmed by fermentation of β-glycosides. Then, the MT78Δbgl mutant was subjected to a few distinct phenotypic tests for adhesins and motility. It was found that there was no change in type 1 fimbriae production, but there was a reduction in the motility of the mutant compared to the wild type. It was also found that the MT78 strain was capable of mannose-resistant hemagglutination, but the assay was not sensitive enough to quantify if there was a change in hemagglutination in the MT78Δbgl mutant. Another mutant studied, MT78 bglB::Tn5 (20E12), showed an even greater attenuation in virulence than MT78Δbgl, and did not produce type 1 fimbriae. In order to verify if 20E12 had other Tn5 insertions that could explain its phenotype, the mutant was recreated by another technique. The new mutant confirmed that the Tn5 insertion only into the bglB gene was sufficient to abolish type 1 fimbriae expression, which may explain the observed greater attenuation of adhesion and invasion in non-phagocytic cell assays. Finally, attempts are under way to complement the mutant MT78Δbgl with distinct combinations of the genes of the operon, that will help to elucidate the mechanisms by which the bgl operon influences virulence in ExPEC.