Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Di truyền và quy định môi trường của các hệ thống vận chuyển sắt ở Shigella
Tóm tắt
Shigella spp. có các hệ thống vận chuyển cho cả sắt hóa trị ba và sắt hóa trị hai. Sắt có thể được hấp thu dưới dạng sắt tự do hoặc kết hợp với nhiều chất mang khác nhau. Tất cả các loài Shigella đều có cả hệ thống Feo và Sit để tiếp nhận sắt hóa trị hai, và tất cả đều có ít nhất một hệ thống trung gian siderophore để vận chuyển sắt hóa trị ba. Một số hệ thống vận chuyển, bao gồm Sit, Iuc/IutA (tổng hợp và vận chuyển aerobactin), Fec (hấp thụ di-citrate sắt hóa trị ba), và Shu (vận chuyển heme) được mã hóa trong các đảo sinh bệnh. Sự hiện diện và vị trí di truyền của các đảo này thay đổi đáng kể giữa các loài Shigella, và thậm chí giữa các phân lập cùng một loài. Sự biểu hiện của các hệ thống vận chuyển sắt bị ảnh hưởng bởi nồng độ sắt và điều kiện môi trường bao gồm mức độ oxy. ArcA và FNR điều chỉnh biểu hiện gen vận chuyển sắt với tư cách là chức năng của độ căng oxy, với các promoter sit và iuc được biểu hiện cao trong điều kiện hiếu khí, trong khi promoter vận chuyển sắt hóa trị hai Feo hoạt động mạnh nhất trong điều kiện kỵ khí. Ảnh hưởng của oxy cũng được quan sát thấy trong sự nhiễm trùng các tế bào nuôi cấy bởi Shigella flexneri; các hệ thống Sit và Iuc hỗ trợ hình thành mảng trong điều kiện hiếu khí, trong khi Feo cho phép hình thành mảng trong điều kiện kỵ khí.
Từ khóa
#Shigella #vận chuyển sắt #hệ thống vận chuyển #môi trường #gen #siderophoreTài liệu tham khảo
Boulette ML (2007) Shigella flexneri ArcA and FNR regulate iron acquisition and contribute to plaque formation under anaerobic conditions. Dissertation, University of Texas, Austin, TX
Boulette ML, Payne SM (2007) Anaerobic regulation of Shigella flexneri virulence: ArcA regulates Fur and iron acquisition genes. J Bacteriol 189:6957–6967. doi:10.1128/JB.00621-07
Darling AE, Treangen TJ, Messeguer X, Perna NT (2007) Analyzing patterns of microbial evolution using the mauve genome alignment system. Methods Mol Biol 396:135–152. doi:10.1007/978-1-59745-515-2_10
Glasner JD, Plunkett GIII, Anderson BD, Baumler DJ, Biehl BS, Burland V, Cabot EL, Darling AE, Mau B, Neeno-Eckwall EC, Pot D, Qiu Y, Rissman AI, Worzella S, Zaremba S, Fedorko J, Hampton T, Liss P, Rusch M, Shaker M, Shaull L, Shetty P, Thotakura S, Whitmore J, Blattner FR, Greene JM, Perna NT (2008) Enteropathogen Resource Integration Center (ERIC): bioinformatics support for research on biodefense-relevant enterobacteria. Nucleic Acids Res 36:D519–D523. doi:10.1093/nar/gkm973
Hantke K, Nicholson G, Rabsch W, Winkelmann G (2003) Salmochelins, siderophores of Salmonella enterica and uropathogenic Escherichia coli strains, are recognized by the outer membrane receptor IroN. Proc Natl Acad Sci USA 100:3677–3682. doi:10.1073/pnas.0737682100
Headley V, Hong M, Galko M, Payne SM (1997) Expression of aerobactin genes by Shigella flexneri during extracellular and intracellular growth. Infect Immun 65:818–821
Janakiraman A, Slauch JM (2000) The putative iron transport system SitABCD encoded on SPI1 is required for full virulence of Salmonella typhimurium. Mol Microbiol 35:1146–1155. doi:10.1046/j.1365-2958.2000.01783.x
Kammler M, Schon C, Hantke K (1993) Characterization of the ferrous iron uptake system of Escherichia coli. J Bacteriol 175:6212–6219
Kehres DG, Janakiraman A, Slauch JM, Maguire ME (2002) SitABCD is the alkaline Mn2+ transporter of Salmonella enterica serovar Typhimurium. J Bacteriol 184:3159–3166. doi:10.1128/JB.184.12.3159-3166.2002
Lawlor KM, Payne SM (1984) Aerobactin genes in Shigella spp. J Bacteriol 160:266–272
Lawlor KM, Daskaleros PA, Robinson RE, Payne SM (1987) Virulence of iron transport mutants of Shigella flexneri and utilization of host iron compounds. Infect Immun 55:594–599
Lucchini S, Liu H, Jin Q, Hinton JC, Yu J (2005) Transcriptional adaptation of Shigella flexneri during infection of macrophages and epithelial cells: insights into the strategies of a cytosolic bacterial pathogen. Infect Immun 73:88–102. doi:10.1128/IAI.73.1.88-102.2005
Luck SN, Turner SA, Rajakumar K, Sakellaris H, Adler B (2001) Ferric dicitrate transport system (Fec) of Shigella flexneri 2a YSH6000 is encoded on a novel pathogenicity island carrying multiple antibiotic resistance genes. Infect Immun 69:6012–6021. doi:10.1128/IAI.69.10.6012-6021.2001
Mills M, Payne SM (1997) Identification of shuA, the gene encoding the heme receptor of Shigella dysenteriae, and analysis of invasion and intracellular multiplication of a shuA mutant. Infect Immun 65:5358–5363
Moss JE, Cardozo TJ, Zychlinsky A, Groisman EA (1999) The selC-associated SHI-2 pathogenicity island of Shigella flexneri. Mol Microbiol 33:74–83. doi:10.1046/j.1365-2958.1999.01449.x
Murphy ER, Payne SM (2007) RyhB, an iron-responsive small RNA molecule, regulates Shigella dysenteriae virulence. Infect Immun 75:3470–3477. doi:10.1128/IAI.00112-07
Nassif X, Mazert MC, Mounier J, Sansonetti PJ (1987) Evaluation with an iuc:Tn10 mutant of the role of aerobactin production in the virulence of Shigella flexneri. Infect Immun 55:1963–1969
Neilands JB (1984) Siderophores of bacteria and fungi. Microbiol Sci 1:9–14
Payne SM (1980) Synthesis and utilization of siderophores by Shigella flexneri. J Bacteriol 143:1420–1424
Payne SM, Niesel DW, Peixotto SS, Lawlor KM (1983) Expression of hydroxamate and phenolate siderophores by Shigella flexneri. J Bacteriol 155:949–955
Payne SM, Wyckoff EE, Murphy ER, Oglesby AG, Boulette ML, Davies NM (2006) Iron and pathogenesis of Shigella: iron acquisition in the intracellular environment. Biometals 19:173–180. doi:10.1007/s10534-005-4577-x
Perry RD, San Clemente CL (1979) Siderophore synthesis in Klebsiella pneumoniae and Shigella sonnei during iron deficiency. J Bacteriol 140:1129–1132
Purdy GE, Payne SM (2001) The SHI-3 iron transport island of Shigella boydii 0-1392 carries the genes for aerobactin synthesis and transport. J Bacteriol 183:4176–4182. doi:10.1128/JB.183.14.4176-4182.2001
Reeves SA (2001) Iron acquisition in the intracellular environment of the host: multiple iron transport systems in Shigella dysenteriae. Dissertation, University of Texas, Austin, TX
Runyen-Janecky LJ, Payne SM (2002) Identification of chromosomal Shigella flexneri genes induced by the eukaryotic intracellular environment. Infect Immun 70:4379–4388
Runyen-Janecky LJ, Reeves SA, Gonzales EG, Payne SM (2003) Contribution of the Shigella flexneri Sit, Iuc, and Feo iron acquisition systems to iron acquisition in vitro and in cultured cells. Infect Immun 71(4):1919–1928. doi:10.1128/IAI.71.4.1919-1928.2003
Sansonetti PJ (2006) Rupture, invasion and inflammatory destruction of the intestinal barrier by Shigella: the yin and yang of innate immunity. Can J Infect Dis Med Microbiol 17:117–119
Schmitt MP, Payne SM (1988) Genetics and regulation of enterobactin genes in Shigella flexneri. J Bacteriol 170:5579–5587
Schmitt MP, Payne SM (1991) Genetic analysis of the enterobactin gene cluster in Shigella flexneri. J Bacteriol 173:816–825
Torres AG, Payne SM (1997) Haem iron-transport system in enterohaemorrhagic Escherichia coli O157:H7. Mol Microbiol 23:825–833. doi:10.1046/j.1365-2958.1997.2641628.x
Vokes SA, Reeves SA, Torres AG, Payne SM (1999) The aerobactin iron transport system genes in Shigella flexneri are present within a pathogenicity island. Mol Microbiol 33:63–73. doi:10.1046/j.1365-2958.1999.01448.x
Wei J, Goldberg MB, Burland V, Venkatesan MM, Deng W, Fournier G, Mayhew GF, Plunkett GIII, Rose DJ, Darling A, Mau B, Perna NT, Payne SM, Runyen-Janecky LJ, Zhou S, Schwartz DC, Blattner FR (2003) Complete genome sequence and comparative genomics of Shigella flexneri serotype 2a strain 2457T. Infect Immun 71:2775–2786. doi:10.1128/IAI.71.5.2775-2786.2003
Wyckoff EE, Duncan D, Torres AG, Mills M, Maase K, Payne SM (1998) Structure of the Shigella dysenteriae haem transport locus and its phylogenetic distribution in enteric bacteria. Mol Microbiol 28:1139–1152. doi:10.1046/j.1365-2958.1998.00873.x
Wyckoff EE, Lopreato GF, Tipton KA, Payne SM (2005) Shigella dysenteriae ShuS promotes utilization of heme as an iron source and protects against heme toxicity. J Bacteriol 187:5658–5664. doi:10.1128/JB.187.16.5658-5664.2005
Yang F, Yang J, Zhang X, Chen L, Jiang Y, Yan Y, Tang X, Wang J, Xiong Z, Dong J, Xue Y, Zhu Y, Xu X, Sun L, Chen S, Nie H, Peng J, Xu J, Wang Y, Yuan Z, Wen Y, Yao Z, Shen Y, Qiang B, Hou Y, Yu J, Jin Q (2005) Genome dynamics and diversity of Shigella species, the etiologic agents of bacillary dysentery. Nucleic Acids Res 33:6445–6458. doi:10.1093/nar/gki954