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Publicação
Characterization of biofilm formation by Clostridioides difficile
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Orientador(es)
Resumo(s)
Clostridioides difficile is an urgent threat level enteric pathogen, that can produce endospores, toxins and biofilms. This work focused on understanding the regulatory circuits controlling gene expression during biofilm formation in C. difficile. We characterized the Veg protein, a highly conserved protein among Gram-positive bacteria, and that in B. subtilis was shown to stimulate biofilm formation by inducing biofilm-specific gene expression. Veg, is a 10 kDa, Sm-like protein. Sm proteins form multimers that bind to RNA. We show that overproduction of Veg also stimulated biofilm formation in a C. difficile lab strain. In vitro the oligomeric state of Veg is pH-dependent and shifts the protein from monomer to dimer and higher order protein complexes. We have no evidence for binding to RNA but we show that Veg binds to DNA, specifically to a TA rich region in the cdeM promotor. cdeM is a late sporulation gene involved in assembly of the spore surface layers and whose expression is dependent on yabG, the gene adjacent to veg, coding for a cysteine protease. We propose a model of repression of cdeM by Veg, that could be lifted by proteolysis of Veg by YabG.
Clostridioides difficile é um patogéneo entérico humano, de grande importância médica e económica, com capacidade de produzir endósporos, toxinas e biofilmes. O presente trabalho focou-se na compreensão dos circuitos regulatórios que controlam a expressão genética durante a formação de biofilme em C. difficile. Em particular, procedemos à caracterização de Veg, uma proteína conservada em bactérias Gram-positivas, que, em B. subtilis, induz a expressão de genes específicos para a formação de biofilme e estimula a produção destas estruturas. Veg é uma proteína de 10 kDa com um domínio Sm, característico de proteínas que formam oligomeros e ligam RNA. Neste trabalho demonstramos que a sobreprodução de Veg estimula a produção de biofilme numa estirpe de laboratório de C. difficile. In vitro, Veg existe maioritariamente como um monómero a pH igual ou inferir ao pI, e como um dímero e formas de elevado peso molecular acima do pI. Apesar de não termos evidência de uma interação com RNA, demonstramos que Veg liga a DNA, especificamente a regiões ricas em AT no promotor cdeM. O gene cdeM é transcrito em fases tardias da esporulação, na célula mãe, e é essencial para a montagem da superfície do esporo. A expressão de cdeM é dependente de yabG. Por sua vez, ivabG, imediatamente a montante de veg, codifica para uma protéase de cisteína. Propomos um modelo de repressão de cdeM por Veg, que pode ser levantada através de proteólise de Veg por YabG.
Clostridioides difficile é um patogéneo entérico humano, de grande importância médica e económica, com capacidade de produzir endósporos, toxinas e biofilmes. O presente trabalho focou-se na compreensão dos circuitos regulatórios que controlam a expressão genética durante a formação de biofilme em C. difficile. Em particular, procedemos à caracterização de Veg, uma proteína conservada em bactérias Gram-positivas, que, em B. subtilis, induz a expressão de genes específicos para a formação de biofilme e estimula a produção destas estruturas. Veg é uma proteína de 10 kDa com um domínio Sm, característico de proteínas que formam oligomeros e ligam RNA. Neste trabalho demonstramos que a sobreprodução de Veg estimula a produção de biofilme numa estirpe de laboratório de C. difficile. In vitro, Veg existe maioritariamente como um monómero a pH igual ou inferir ao pI, e como um dímero e formas de elevado peso molecular acima do pI. Apesar de não termos evidência de uma interação com RNA, demonstramos que Veg liga a DNA, especificamente a regiões ricas em AT no promotor cdeM. O gene cdeM é transcrito em fases tardias da esporulação, na célula mãe, e é essencial para a montagem da superfície do esporo. A expressão de cdeM é dependente de yabG. Por sua vez, ivabG, imediatamente a montante de veg, codifica para uma protéase de cisteína. Propomos um modelo de repressão de cdeM por Veg, que pode ser levantada através de proteólise de Veg por YabG.
Descrição
Palavras-chave
Clostridioides difficile biofilm Veg Sm-like protein protein-DNA interaction