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Theses Year : 2008

Identifcation of new hosts-dependants factors in Bacillus cereus Molecular and functional characterization of IlsA, a surface protein essential for iron acquisition during infection

Identification de nouveaux facteurs hôtes-dépendants chez Bacillus cereus Caractérisation moléculaire et fonctionnelle d'IlsA, une protéine de surface essentielle pour l'acquisition du fer au cours de l'infection

Nadine Daou
  • Function : Author

Abstract

Bacillus cereus is frequently associated with food-borne gastroenteritis and can be responsible for severe opportunistic infections. Adaptation factors involved in the pathogenicity of B. cereus are still unknown. The ability to acquire ion during infection, is an important adaptation factor that allow bacteria to overcome the lack of iron imposed by the host. Our work has led to the identification of new factors involved in the adaptation of B. cereus in the host and to the characterization of a novel protein IlsA (Iron regulated leucine-rich surface protein) highly expressed in the host. These factors were identified using the IVET (In Vivo Expression Technology) system, which was adapted to the strain B. cereus ATCC 14579 and screened after infection in the insect larvae Galleria mellonella. This system detects transient activated promoters. The protein structure analysis of IlsA shows four distinct domains: an N-terminal signal peptide for export, a NEAT domain thought to be involved in iron transport, a leucine-rich repeat domain that may interact with host cells, and an SLH domain presumably binding the protein to the bacterial surface. The presence of a fur box in the promoter region of ilsA suggests an iron dependent regulation. Indeed, the transcriptional analysis showed that ilsA is expressed under iron restricted conditions in vitro and in vivo. In addition, we have shown that IlsA is located on the bacterial surface and that is required for iron acquisition from the host proteins: hemoglobin, heme and ferritin, by direct binding to them. Furthermore, the protein sequence of the NEAT domain of IlsA, suggests that it could be responsible for the interaction with the heme. Disruption of ilsA reduced the survival and the virulence of B. cereus in the insect and in a mice macrophage cell line. Our results indicate that IlsA is an adaptation factor that play an essential role in iron acquisition during infection and thus contribute to the pathogenesis of B. cereus in both invertebrates and vertebrates
Bacillus cereus est fréquemment associé à des toxi-infections alimentaires et peut être responsable de pathologies opportunistes sévères. Les facteurs d'adaptations de B. cereus chez l'hôte, liés à son pouvoir pathogène, sont encore inconnus. La capacité d'acquérir le fer lors d'une infection, est une importante réponse adaptative des bactéries, leur permettant de surmonter le manque de fer imposé par l'hôte. Nos travaux ont permis l'identification de nouveaux facteurs impliqués dans l'adaptation de B. cereus chez l'hôte, ainsi que la caractérisation d'une nouvelle protéine IlsA (Iron regulated leucine-rich surface protein) fortement exprimée in vivo. L'identification de ces facteurs a été réalisée à l'aide du système IVET (In Vivo Expression Technology), adapté à la souche B. cereus ATCC 14579 et analysé après infection chez la larve du lépidoptère Galleria mellonella. Ce système permet la détection des promoteurs activés de façon transitoire. L'analyse de la structure protéique d'IlsA, montre quatre domaines conservés: un peptide signal d'export N-terminal, un domaine NEAT potentiellement impliqué dans le transport du fer, suivi d'une région riche en leucine (LRR) susceptible d'interagir avec les protéines de l'hôte, et un domaine SLH de liaison à la surface bactérienne. La présence d'une boîte fur dans la région promotrice d'ilsA suggère une régulation dépendante du fer. Les analyses transcriptionnelles ont montré qu'ilsA est en effet, exprimé dans les conditions de carence en fer in vitro et in vivo. De plus, nous avons démontré qu'IlsA est localisée à la surface et qu'elle est nécessaire pour l'acquisition de fer à partir des protéines présentes chez l'hôte : l'hémoglobine, l'hème et la ferritine, et ceci en se liant directement avec elles. En outre, l'étude de la séquence protéique du domaine NEAT d'IlsA, suggère qu'il serait responsable de l'interaction avec l'hème. Par ailleurs, nous avons montré que l'inactivation d'ilsA affecte la survie et la virulence de B. cereus chez l'insecte, et chez les macrophages murins. Nos résultats indiquent qu'IlsA est un facteur d'adaptation essentiel pour l'acquisition de fer au cours de l'infection, contribuant à la pathogénie de B. cereus chez les invertébrés et vertébrés.
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Dates and versions

pastel-00004926 , version 1 (23-03-2009)

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  • HAL Id : pastel-00004926 , version 1

Cite

Nadine Daou. Identifcation of new hosts-dependants factors in Bacillus cereus Molecular and functional characterization of IlsA, a surface protein essential for iron acquisition during infection. Life Sciences [q-bio]. AgroParisTech, 2008. English. ⟨NNT : 2008AGPT0068⟩. ⟨pastel-00004926⟩

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