Unveiling the non-coding transcriptome and the role of ProQ on Burkholderia cenocepacia virulence

19/05/2023

Os pequenos RNAs não codificantes (sRNAs) e as chaperonas de RNA desempenham papéis preponderantes na regulação pós-transcricional da expressão génica em bactérias, afetando vários processos, como o metabolismo energético, a resposta ao stress e a virulência. Apesar de se terem identificado centenas de sRNAs e algumas chaperonas de RNA, os seus papéis na fisiologia e virulência de várias bactérias patogénicas permanecem amplamente desconhecidos. Este é o caso das bactérias do complexo Burkholderia cepacia (Bcc), um grupo de patogénios oportunistas com genomas relativamente grandes e resistentes a múltiplos antibióticos. Neste trabalho foi desenvolvida uma metodologia para identificar sRNAs expressos por B. cenocepacia durante a infeção de Caenorhabditis elegans. 108 novos e 31 previamente descritos sRNA foram identificados. O sRNA RIT11b, subexpresso em condições de infeção, mostrou estar diretamente envolvido na virulência de B. cenocepacia e afetar a formação de biofilme e a motilidade. Além disso, a sobreexpressão do RIT11b reduziu a expressão dos seus alvos diretos dusA e pyrC, que são sobreexpressos por B. cenocepacia durante a infeção de C. elegans e estão envolvidos na formação de biofilmes, adesão a células epiteliais e infeções crónicas noutros organismos. Caracterizou-se também funcionalmente o gene BCAS0010, que codifica uma proteína do tipo ProQ, com um domínio central ProQ/FinO conservado. Tal como outras chaperonas do tipo ProQ, esta proteína influencia a motilidade, a formação de biofilmes e a virulência de B. cenocepacia. Vários mRNAs e sRNAs diferencialmente expressos durante a infeção em C. elegans foram identificados como potenciais alvos do ProQ, que parece ligar-se preferencialmente às suas extremidades estruturadas e ricas em GC. Demonstrou-se ainda que o ProQ está envolvido na regulação da expressão da proteína flagelar FliC e de três sRNAs envolvidos na formação de biofilmes. Estes resultados contribuem no seu conjunto para uma melhor compreensão do papel desempenhado pelos sRNAs e pelas chaperonas de RNA na virulência das bactérias do Bcc e na sua relação com o hospedeiro. Post-transcriptional regulation of gene expression in bacteria impacts several processes like energy metabolism, stress response, as well as processes related to bacterial virulence. Small non-coding RNAs (sRNAs) and RNA chaperones are major players in gene expression posttranscriptional regulation. Despite the identification of hundreds of bacterial sRNAs and a few RNA chaperones, their roles on bacteria physiology and virulence remain largely unknown in several pathogens. This is the case of Burkholderia cepacia complex (Bcc), a group of opportunistic pathogens with relatively large genomes and multiple resistances to antibiotics. On this thesis, the development of a methodology to identify sRNAs expressed by B. cenocepacia during infection of Caenorhabditis elegans. 108 new and 31 previously described sRNAs with a predicted Rho independent terminator were identified. The RIT11b, a sRNA found downregulated under C. elegans infection conditions, was shown to be directly involved in B. cenocepacia virulence and to affect biofilm formation and motility. In addition, RIT11b overexpression reduced the expression of the direct targets dusA and pyrC, found to be upregulated on C. elegans infection by B. cenocepacia, and involved in biofilm formation, epithelial cell adherence and chronic infections in other organisms. Furthermore, we functionally characterized BCAS0010 encoding a ProQ-like protein with a conserved ProQ/FinO central domain, and a fist-like predicted structure. As other ProQ-like chaperones, this protein influences the B. cenocepacia mobility, biofilm formation and virulence. Several mRNAs and sRNAs altered during C. elegans infection were identified as potential targets of ProQ, which seems to bind preferentially to their structured GC-rich ends. Results on ProQ direct regulatory networks also shows its ability to regulate the expression of the flagellar-related protein FliC and three biofilm-related sRNAs. Altogether, these results contribute to better understand the role played by sRNAs and RNA chaperones on Bcc virulence and in their relation with the host.

Autores da comunidade :

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  Tiago André Melicias Pita

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  Jorge Humberto Gomes Leitão

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  Joana Rita Rodrigues Feliciano

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  Sílvia Andreia Bento da Silva Sousa Barbosa

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Doutoramento em Biotecnologia e Biociências

biological-sciences - Ciências Biológicas

Palavras-chave

• Complexo Burkholderia cepacia
• Infeção de Caenorhabditis elegans
• Regulação postranscripcional
• Pequenos RNAs não codificantes
• Chaperona de RNA ProQ
• Burkholderia cepacia complex
• Caenorhabditis elegans infection
• Posttranscriptional regulation
• Small noncoding RNAs
• RNA chaperone ProQ

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