Virulence of Bordetella pertussis from an Omics Perspective

Abstract

Gram-negativní aerobní kokobacilus Bordetella pertussis je jedním z nemnoha výhradně lidských patogenů a hlavním původcem respiračního onemocnění zvaného pertuse, nebo také černý kašel. Navzdory globálním vakcinačním programům představuje pertuse stále významný problém pro veřejné zdraví - ročně padne za oběť tomuto onemocnění po celém světě na sto tisíc dětí a celkové počty hlášených případů dosahují desítek milionů. Také proto je výzkumu mechanismů působení faktorů virulence bakterie B. pertussis věnována významná pozornost. Navzdory tomu však zůstává biologie interakcí této bakterie se svým lidským hostitelem z velké části neznámá nebo jen málo prozkoumaná. Evoluce, genetika a adaptace B. pertussis komplexnímu prostředí lidského nosohltanu spolu s procesy umožňujícími této bakterii obejít hostitelské obranné mechanismy, ať už vrozené, tak i získané imunity, jsou doposud jen částečně popsány a pochopeny. V tomto kontextu představují omics přístupy velmi cenné nástroje k odhalení doposud neznámých aspektů interakcí mezi hostitelem a patogenem a otevírají tak cestu detailnější analýze regulace virulence pomocí mechanistických studií. V této práci představuji výsledky tří omics projektů věnovaných biologii B. pertussis, postavených alespoň zčásti na tzv. high-throughput proteomických přístupech. V...

The Gram-negative aerobic coccobacillus Bordetella pertussis is one of the few exclusively human pathogens and the main causative agent of the respiratory infectious disease called pertussis, or whooping cough. Despite global vaccination programs, pertussis remains an important public-health burden and still accounts for over 100,000 infant deaths and over a dozen of millions of whooping cough cases every year. Substantial effort is devoted to studies on the mechanisms of action of virulence factors of B. pertussis, but the biology of interactions of B. pertussis with its human host remains largely underexplored. Evolution, genetics and adaptation of B. pertussis to the complex environment of human nasopharynx and the mechanisms enabling B. pertussis to overcome host innate and adaptive mucosal immune defenses, remain poorly understood. In such situations, unbiased exploratory omics approaches represent valuable tools for uncovering of unknown aspects of host-pathogen interactions and open the path to detailed analysis of virulence-underlying processes by mechanistic studies. In this thesis, I am presenting the results of three omics projects on B. pertussis biology that involved high-throughput proteomics. In the inital phosphoprotemics project, we analyzed the kinase signaling pathways hijacked...