Caractérisation de PRT, la Nouvelle Toxine RTX chez Escherichia coli

Abstract

Les toxines RTX (« Repeat in Toxins ») sont produites par une gamme de bactéries Gram négatifs et ces toxines ont une masse moléculaire fluctuante de 30 kDa à plus de 600 kDa, dont les cytotoxines constituent le groupe le plus connu dû principalement à l’activité hémolytique des hémolysines suite à une inoculation, sur gélose sang, des souches les exprimant. Cette grande famille de toxines partage deux caractéristiques communes, soit la présence de répétitions riches en glycine et aspartate et la sécrétion via un système de sécrétion de type 1. Le génome d’une souche d’Escherichia coli pathogène aviaire récemment séquencé démontre la présence d’un plasmide codant divers facteurs de virulence et une région unique, généralement absente de ce type de plasmide, codant une toxine RTX putative, parmi d’autres gènes. Le but du projet fut donc la caractérisation globale de cette nouvelle toxine. Les analyses de séquences indiquent que ce système est distict des autres toxines caractérisées. L’hypothèse était que les quatre gènes CABD codant pour le système de la toxine RTX assmueront les rôles classiques des toxines RTX et les macrophages, cellules épithéliales et érythrocytes seront lysés par celle-ci. Le clonage de l’opéron et mutation des gènes individuels suivis d’une précipitation protéique et visualisation sur gel SDS-PAGE furent effectuées, ainsi que des tests d’hémolyses et des infections in vitro, sur cellules, et in vivo, par infection urinaire murine. La toxine PrtA (Pre-repeat RTX toxin) nécessite le gène prtC pour l’activation et les gènes prtBD et tolC pour la sécrétion. Elle lyse les cellules testées, sauf les érythrocytes aviaires, et un mutant ΔprtCABD est atténué dans le modèle d’infection urinaire murin. On conclut que PrtA est une nouvelle cytotoxine avec une activité hémolytique et cytotoxique.

Alternate abstract:

RTX toxins (Repeats in toxins) are produced by a variety of Gram negative bacteria with a molecular mass varying from 30 kDa to more than 600 kDa, where cytotoxins are the best known group due to their hemolytic activity on blood agar plates inoculated with some strains producing these toxins. Two common characteristics are shared amongst this family, which are the presence of repeats rich in glycine and aspartate and the secretion via a type 1 secretion system. An avian pathogenic E. coli strain recently sequenced by our laboratory had a virulence plasmid containing a unique region, normally absent from this type of plasmid, coding a predicted RTX toxin, amongst other genes. Sequence analysis demonstrated that this toxin is distinct from previously characterized RTX toxins. The objective of the project was the global characterization of this novel toxin. We hypothesized that the four genes (CABS) comprising the operon would be required for activity or secretion to lead to toxic activity against cells including macrophages, epithelial cells and erythrocytes. Operon cloning, individual gene inactivation followed by protein precipitation and SDS-PAGE analysis were accomplished before moving on to hemolysis tests as well as in vitro cell interactions and in vivo infections in a murine urinary tract model. The PrtA (pre-repeat RTX toxin) toxin was shown to require the prtC gene product for activation and prtBD and tolC for secretion. All host cell types tested were lysed by the toxin with the exception of avian erythrocytes, and a ΔprtCABD mutant was attenuated in vivo. We therefore concluded that PrtA is a novel RTX toxin present in certain E. coli strains and demonstrates both a hemolytic and cytotoxic activity.