Factors influencing heterogeneity of gene expression by Salmonella

Abstract

The facultatively intracellular pathogenic bacterium Salmonella can survive inside host cells and eventually cause systemic infection known as typhoid fever. In a host cell, Salmonella reside in a Salmonella-containing vacuole and translocate effectors through the Type 3 Secretion System encoded on Salmonella pathogenicity island 2 (T3SS-2). However, not all bacteria express T3SS-2 or its effectors. This heterogeneous behaviour results in two states of bacteria: T3SS-2ON and T3SS-2OFF , therefore the behaviour could be further specified as bimodal. During their intracellular life, individual bacteria can transition between the T3SS-2ON and T3SS-2OFF states. Bimodality of expression is regulated by the level of phosphorylation of its master regulator SsrB by SsrA. Bimodality is beneficial as effectors translocated to the host cytosol by T3SS-2ON can rescue T3SS-2OFF bacteria. T3SS-2OFF bacteria can then divide rapidly and provide a pool of bacteria for the dissemination of the pathogen. This bimodality shows a division of labour between T3SS-2ON and T3SS-2OFF bacteria. Targeting T3SS-2 bimodality could result in a decrease of Salmonella spread through the host and also reduce transmission to a new host. Key words: Bimodality, Heterogeneity, Salmonella enterica serovar Typhimurium, T3SS-2, effectors,...

Fakultativně vnitrobuněčná pathogenní bakterie Salmonella je schopna přežívat uvnitř hostitelských buněk a posléze způsobit systémovou infekci známou jako břišní tyfus. V hostitelské buňce se salmonela nachází v tvz. vakuole obsahující salmonelu a translokuje efektory pomocí sekrečního systému typu 3 kódovaném na ostrově patogenity 2 (T3SS-2). Nicméně ne všechny bakterie exprimují T3SS-2 nebo jeho efektory. Toto heterogenní chování má podobu dvou stavů bakterií: T3SS-2ON an T3SS-2OFF , tudíž chování můžeme specifikovat jako bimodální. Během vnitrobuněčného života mohou jednotlivé bakterie přecházet mezi stavy T3SS-2ON a T3SS-2OFF . Bimodalita exprese je regulovaná pomocí fosforylace hlavního regulátoru SsrB kinázou SsrA. Bimodalita je výhodná, neboť efektory translokované do hostitelského cytosolu z T3SS-2ON jsou schopné zachránit T3SS-2OFF bakterie. Ty jsou schopné rychlého dělení a tvoří většinu bakterií schopné údalšího šíření patogenu. Bimodalita T3SS-2ON a T3SS-2OFF je tudíž dělbou práce. Zaměřením se na bimodalitu T3SS-2 můžeme snížit rozšírení se salmonel jak v rámci hostitele, tak mezi hostiteli. Klíčová slova: Bimodalita, Heterogenita, Salmonella enterica sérovar Typhimurium, T3SS-2, efektory, virulence, dělba práce, bet hedging 1