Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Vai trò của các yếu tố sigma chức năng ngoài bào tương trong sự hình thành biofilm của Porphyromonas gingivalis
Tóm tắt
Porphyromonas gingivalis đã được chỉ định là một tác nhân chính trong sự phát triển và tiến triển của bệnh viêm nha chu mãn tính. Sự hình thành biofilm của P. gingivalis trong khe dưới lợi đóng vai trò quan trọng trong khả năng của vi khuẩn này để chịu đựng các tín hiệu căng thẳng bên ngoài màng bào tương. Một số vi khuẩn sử dụng một phân nhóm đặc biệt của các yếu tố sigma để điều chỉnh các chức năng ngoài bào tương (phân nhóm ECF). Mục tiêu của nghiên cứu này là xác định xem các yếu tố sigma ECF của P. gingivalis có ảnh hưởng đến sự hình thành biofilm của P. gingivalis hay không. Để làm rõ vai trò của các yếu tố sigma ECF ở P. gingivalis, các đột biến nhiễm sắc thể mang một sự phá hủy của từng gen mã hóa yếu tố sigma ECF đã được xây dựng. Các đường cong tăng trưởng vi khuẩn đã được đo bằng cách xác định độ đục của các mẫu nuôi cấy vi khuẩn. Số lượng biofilm phát triển trên đĩa đã được đánh giá bằng cách nhuộm tinh thể tím. So sánh các đường cong tăng trưởng của dòng P. gingivalis kiểu hoang dã 33277 và các đột biến ECF cho thấy rằng tỷ lệ tăng trưởng của các đột biến thấp hơn một chút so với dòng kiểu hoang dã. Các đột biến khuyết PGN_0274 và PGN_1740 có sự hình thành biofilm tăng cao so với kiểu hoang dã (p < 0,001); tuy nhiên, các đột biến yếu tố sigma ECF còn lại hoặc các dòng bổ sung không làm tăng cường sự hình thành biofilm. Những kết quả này gợi ý rằng PGN_0274 và PGN_1740 đóng vai trò then chốt trong việc hình thành biofilm bởi P. gingivalis.
Từ khóa
#Porphyromonas gingivalis #yếu tố sigma ngoài bào tương #biofilm #viêm nha chu #đột biến #tăng trưởng vi khuẩnTài liệu tham khảo
Holt SC, Ebersole JL: Porphyromonas gingivalis,Treponema denticola, andTannerella forsythia: the “red complex”, a prototype polybacterial pathogenic consortium in periodontitis.Periodontol 2000 2005, 38:72–122. 10.1111/j.1600-0757.2005.00113.x
Duran-Pinedo AE, Nishikawa K, Duncan MJ: The RprY response regulator ofPorphyromonas gingivalis.Mol Microbiol 2007,64(4):1061–74. 10.1111/j.1365-2958.2007.05717.x
Krishnan K, Duncan MJ: Role of sodium in the RprY-dependent stress response inPorphyromonas gingivalis.PLoS One 2013,8(5):e63180. 10.1371/journal.pone.0063180
Diaz PI, Slakeski N, Reynolds EC, Morona R, Rogers AH, Kolenbrander PE: Role ofoxyRin the oral anaerobePorphyromonas gingivalis.J Bacteriol 2006,188(7):2454–62. 10.1128/JB.188.7.2454-2462.2006
Socransky SS, Haffajee AD: Dental biofilms: difficult therapeutic targets.Periodontol 2000 2002, 28:12–55. 10.1034/j.1600-0757.2002.280102.x
Kolenbrander PE: Oral microbial communities: biofilms, interactions, and genetic systems.Annu Rev Microbiol 2000, 54:413–37. 10.1146/annurev.micro.54.1.413
Naito M, Hirakawa H, Yamashita A, Ohara N, Shoji M, Yukitake H, et al.: Determination of the genome sequence ofPorphyromonas gingivalisstrain ATCC 33277 and genomic comparison with strain W83 revealed extensive genome rearrangements inP. gingivalis.DNA Res 2008,15(4):215–25. 10.1093/dnares/dsn013
Kikuchi Y, Ohara N, Ueda O, Hirai K, Shibata Y, Nakayama K, et al.: Porphyromonas gingivalismutant defective in a putative extracytoplasmic function sigma factor shows a mutator phenotype.Oral Microbiol Immunol 2009,24(5):377–83. 10.1111/j.1399-302X.2009.00526.x
Dou Y, Osbourne D, McKenzie R, Fletcher HM: Involvement of extracytoplasmic function sigma factors in virulence regulation inPorphyromonas gingivalisW83.FEMS Microbiol Lett 2010,312(1):24–32. 10.1111/j.1574-6968.2010.02093.x
Yanamandra SS, Sarrafee SS, Anaya-Bergman C, Jones K, Lewis JP: Role of thePorphyromonas gingivalisextracytoplasmic function sigma factor, SigH.Mol Oral Microbiol 2012,27(3):202–19. 10.1111/j.2041-1014.2012.00643.x
Nakayama K, Kadowaki T, Okamoto K, Yamamoto K: Construction and characterization of arginine-specific cysteine proteinase (Arg-gingipain)-deficient mutants ofPorphyromonas gingivalis. Evidence for significant contribution of Arg-gingipain to virulence.J Biol Chem 1995,270(40):23619–26. 10.1074/jbc.270.40.23619
Ueshima J, Shoji M, Ratnayake DB, Abe K, Yoshida S, Yamamoto K, et al.: Purification, gene cloning, gene expression, and mutants of Dps from the obligate anaerobePorphyromonas gingivalis.Infect Immun 2003,71(3):1170–8. 10.1128/IAI.71.3.1170-1178.2003
Nakayama K: Rapid viability loss on exposure to air in a superoxide dismutase-deficient mutant ofPorphyromonas gingivalis.J Bacteriol 1994,176(7):1939–43.
Gardner RG, Russell JB, Wilson DB, Wang GR, Shoemaker NB: Use of a modified Bacteroides-Prevotella shuttle vector to transfer a reconstructed β-1,4-D-endoglucanase gene intoBacteroides uniformisandPrevotella ruminicolaB 1 4.Appl Environ Microbiol 1996,62(1):196–202.
Saito Y, Fujii R, Nakagawa KI, Kuramitsu HK, Okuda K, Ishihara K: Stimulation ofFusobacterium nucleatumbiofilm formation byPorphyromonas gingivalis.Oral Microbiol Immunol 2008,23(1):1–6.
Raivio TL: Envelope stress responses and Gram-negative bacterial pathogenesis.Mol Microbiol 2005,56(5):1119–28. 10.1111/j.1365-2958.2005.04625.x
Jordan S, Hutchings MI, Mascher T: Cell envelope stress response in Gram-positive bacteria.FEMS Microbiol Rev 2008,32(1):107–46. 10.1111/j.1574-6976.2007.00091.x
Bashyam MD, Hasnain SE: The extracytoplasmic function sigma factors: role in bacterial pathogenesis.Infect Genet Evol 2004,4(4):301–8. 10.1016/j.meegid.2004.04.003
Mascher T, Helmann JD, Unden G: Stimulus perception in bacterial signal-transducing histidine kinases.Microbiol Mol Biol Rev 2006,70(4):910–38. 10.1128/MMBR.00020-06
Francez-Charlot A, Frunzke J, Reichen C, Ebneter JZ, Gourion B, Vorholt JA: Sigma factor mimicry involved in regulation of general stress response.Proc Natl Acad Sci USA 2009,106(9):3467–72. 10.1073/pnas.0810291106
Bordi C, de Bentzmann S: Hacking into bacterial biofilms: a new therapeutic challenge.Ann Intensive Care 2011,1(1):19. 10.1186/2110-5820-1-19
Luo Y, Asai K, Sadaie Y, Helmann JD: Transcriptomic and phenotypic characterization of aBacillus subtilisstrain without extracytoplasmic function sigma factors.J Bacteriol 2010,192(21):5736–45. 10.1128/JB.00826-10
Lin X, Wu J, Xie H: Porphyromonas gingivalisminor fimbriae are required for cell-cell interactions.Infect Immun 2006,74(10):6011–5. 10.1128/IAI.00797-06
Flemming HC, Wingender J: The biofilm matrix.Nat Rev Microbiol 2010,8(9):623–33.
Ali Mohammed MM, Nerland AH, Al-Haroni M, Bakken V: Characterization of extracellular polymeric matrix, and treatment ofFusobacterium nucleatumandPorphyromonas gingivalisbiofilms with DNase I and proteinase K.J Oral Microbiol 2013, 5:20015.
Kuboniwa M, Amano A, Hashino E, Yamamoto Y, Inaba H, Hamada N, et al.: Distinct roles of long/short fimbriae and gingipains in homotypic biofilm development byPorphyromonas gingivalis.BMC Microbiol 2009, 9:105. 10.1186/1471-2180-9-105
Yamamoto R, Noiri Y, Yamaguchi M, Asahi Y, Maezono H, Kuboniwa M, et al.: ThesinRortholog PGN_0088 encodes a transcriptional regulator that inhibits polysaccharide synthesis inPorphyromonas gingivalisATCC 33277 biofilms.PLoS One 2013,8(2):e56017. 10.1371/journal.pone.0056017
Holt SC, Kesavalu L, Walker S, Genco CA: Virulence factors ofPorphyromonas gingivalis.Periodontol 2000 1999, 20:168–238. 10.1111/j.1600-0757.1999.tb00162.x
Lamont RJ, Jenkinson HF: Life below the gum line: pathogenic mechanisms ofPorphyromonas gingivalis.Microbiol Mol Biol Rev 1998,62(4):1244–63.
The pre-publication history for this paper can be accessed here:http://www.biomedcentral.com/1472-6831/15/4/prepub