Die RNA-Sekretion via SecA2 am Beispiel der sRNA rli32 in Listeria monocytogenes
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Die Erkennung Pathogen-assoziierter Moleküle durch das angeborene Immunsystem ist ein wesentlicher Bestandteil für eine effiziente Immunantwort zur Eliminierung von Pathogenen. Die Erkennung von bakterieller RNA und ihre immunstimulatorischen Eigenschaften sind in den letzten Jahren in den Fokus aktueller Forschung gerückt. Bakterielle RNA stimulieren die Produktion inflammatorischer Zytokine und induzieren eine starke Typ-I Interferon-Antwort. Der fakultativ intrazelluläre Lebensmittelkeim Listeria monocytogenes (Lm) stimuliert eine hohe Typ-I IFN-Antwort, die sein intrazelluläres Wachstum unterstützt. Für die Stimulation einer Typ-I IFN-Antwort sind lebende intrazelluläre Lm eine Vorraussetzung. Die sekretierte RNA aus Lm wurde als potentieller Auslöser einer IFN-β-Induktion beschrieben und Sequenzierungsdaten dieser RNA-Fraktion identifizierten die Anreicherung kleiner nicht-kodierender RNAs (sRNA). Einige dieser sRNAs haben individuell das Potential zur Stimulation einer IFN-β-Expression. Über den Sekretionsmechanismus solcher RNAs ist wenig bekannt.
SecA2 ist ein zusätzliches Motorprotein des generellen Sec-Sekretionssystems in einigen Gram-positiven Bakterien und steht mit der Virulenz einiger Pathogene im Zusammenhang. Neben einer kleinen Auswahl an SecA2-abhängigen Proteinen, wurde eine SecA2-abhängige Sekretion von RNAs vermutet. In dieser Arbeit wurde gezeigt, dass in definiertem Nährmedium gewachsene Lm-ΔsecA2 reduzierte Mengen an frei sekretierter RNA im Überstand (hier als sec-RNA bezeichnet) aufweist, welche strikt von der Membranvesikel (MVs)-Fraktion getrennt wurden. Die sec-RNA von Lm-ΔsecA2 zeigt ein schwächeres Potential zur IFN-β-Induktion als Lm auf. Eine mögliche Beteiligung der SecA2-abhängigen Enolase (Eno) an diesen Effekt wurde durch die Deletion der RNA-bindenden Eno gezeigt, die einen beeinträchtigenden Effekt auf die Sekretion individueller, potentielle IFN-β-induzierende sRNAs hat. In dieser Arbeit isoliertes, rekombinantes SecA2 wurde in Assoziation mit kurzen RNAs gefunden, die das Potential zur IFN-β-Induktion haben. SecA1, das in Lm für die Sekretion einer Vielzahl an Proteinen benötigt wird, ist dagegen mit RNAs hoher Diversität assoziiert und diese haben eine geringere Kapazität zur IFN-β-Expression in Makrophagen Diese Ergebnisse geben Grund zur Annahme, dass SecA2-assoziierte RNA eine Teilmenge der sec-RNA sind. RNA-Sequenzierungsdaten der SecA2-assoziierten RNA identifizierten die Anreicherung einiger sRNA, welche kürzlich als potentielle Auslöser einer IFN-β-Induktion identifiziert wurden. Unter diesen sRNAs wurde die kleine nicht-kodierende sRNA rli32 angereichert vorgefunden. Rli32 ist eine der potentiellsten IFN-β induzierenden sRNAs und ein Teil der sekretierten RNA. Rli32 wird intrazellulär höher exprimiert, ist hoch konserviert in Lm und zeigt eine RIG-I (retinoic acid inducible gene I)-abhängige Stimulation der IFN-β-Antwort. Für die Erkennung von rli32 über den cytosolischen Rezeptor RIG-I ist ein bestimmtes Motiv (Motiv2) der rli32-Sequenz essentiell, was in dieser Arbeit durch Mutationen in Motiv2 gezeigt wurde. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass die Überexpression von rli32 zu einer stark erhöhten IFN-β-Induktion in Makrophagen führt und dieser Effekt das intrazelluläre Wachstum von Lm verbessert. Die Deletion von rli32 führt dagegen in ein limitiertes intrazelläres Wachstum. Der wachstumsfördernde Effekt von rli32 auf intrazelluläre Lm kann durch den Januskinasen (JAK)-Inhibitor Ruxolitinib (Rux) aufgehoben werden. Außerdem wurde hier nachgewiesen, dass die Überexpression von rli32 die Resistenz von Lm gegenüber Wasserstoffperoxid (H2O2) begünstigt und Lm anfälliger gegenüber dem Cephalosporin Cefuroxim macht. Letzteres steht in Bezug zu den in dieser Arbeit beobachteten Veränderungen der Zellhülle von Lm. Eine vergleichende RNA-Sequenzierung identifizierte eine Regulation der sRNAs LhrC1-4 durch rli32, welche bei Eisentoxizität und Zellwand-Stress induziert werden. Die vergleichenden Proteomdaten dieser Arbeit zeigten veränderte Proteinkompositionen in der Zellhülle von Lm durch veränderte rli32-Expressionslevel auf und hypothetisieren eine bakterielle physiologische Funktion von rli32 im Stickstoff-Metabolismus. Darüber hinaus zeigte die Überexpresssion von rli32 eine erhöhte Sekretion von Eno, was indirekt auf eine erhöhte Aktivität des SecA2-abhängigen Sekretionsweges hinweist. Zu dem liegt SecA2 in räumlicher Nähe zu RNA-Protein-Komplexen wie den aktiv translatierenden Ribosomen, deren Assoziation mit SecA2 in dieser Arbeit beobachtet wurde.
Die hier vorliegende Arbeit liefert neue Erkenntnisse in der Sekretion von Typ-I IFN-induzierenden sRNAs durch SecA2 und deckt erste Hinweise auf eine Mitbeteiligung der SecA2-abhängigen Enolase auf. Darüber hinaus zeigen die hier vorgestellten Ergebnisse zur sRNA rli32 zum ersten Mal einen Zusammnehang zwischen den Typ-I IFN-stimulierenden Fähigkeiten individueller, sekretierter sRNAs und der intrazellulären Physiologie von Lm. The recognition of pathogen-associated molecules by the innate immune system is an essential component of an efficient immune response to eliminate pathogens. The recognition of bacterial RNA and its immune stimulatory properties has been focused in recent years of research. Bacterial RNAs stimulate the production of inflammatory cytokines and induce a strong type I interferon (IFN) response. The facultative intracellular foodborn pathogen Listeria monocytogenes (Lm) stimulates a strong type I IFN response, which supports its intracellular growth. Living intracellular Lm are a prerequisite for the stimulation of a type I IFN response. Secreted RNA from Lm was described as a potential trigger for IFN-β induction, but little is known about the secretion mechanism of such RNAs. Sequencing data of this RNA fraction identified the accumulation of small non-coding RNAs (sRNA). Some of these individuall sRNAs have the potential to stimulate the IFN-β expression.
SecA2 is an additional motor protein of the general Sec secretion system in several Gram-positive bacteria and is related to virulence of some pathogens. Besides a small selection of SecA2-dependent proteins, a SecA2-dependent secretion of RNAs has been suspected. In this work, it was shown that the deletion mutant Lm-ΔsecA2 grown in defined nutrient medium shows reduced amounts of freely secreted RNA in the supernatant (called sec-RNA), which was strictly separated from the membrane vesicles (MVs) fraction. The sec-RNA of Lm-ΔsecA2 shows a weaker potential for IFN-β induction than sec-RNA from Lm. A possible involvement of SecA2-dependent enolase (Eno) in this issue was shown by the deletion of RNA-binding Eno, which has an adverse effect on the secretion of individual potential IFN-β-inducing sRNAs. In this work, isolated recombinant SecA2 was found in association with short RNAs that have the potential to induce IFN-β. SecA1 is required in Lm for the secretion of a large number of proteins, which associate with RNAs of high diversity and these have a lower capacity for IFN-β expression in macrophages. The recent sequencing data of SecA2-associated RNA identified the enrichment of some sRNA as potential trigger of IFN-β induction. Among these sRNAs the small non-coding sRNA rli32 was enriched, which is one of the most potential IFN-β inducing sRNAs and also part of the secreted RNA. Rli32 is highly expressed intracellularly and highly conserved in Lm, and shows RIG-I (retinoic acid inducible gene I)-dependent stimulation of the IFN-β response. For the recognition of rli32 via the cytosolic receptor RIG-I, a motif (motif2) of the rli32 sequence is essential, which was shown in this work by mutations in motif2. Furthermore, it could be shown that the overexpression of rli32 leads to a strong increase of IFN-β induction in macrophages and this effect improves the intracellular growth of Lm. In contrast, the deletion of rli32 leads to limited intracellular growth. The growth-promoting effect of rli32 on intracellular Lm can be prevented by the Janus kinase (JAK) inhibitor Ruxolitinib (Rux). In addition, this work showed that the overexpression of rli32 promotes the resistance of Lm to hydrogen peroxide (H2O2) and makes Lm more susceptible to the cephalosporin cefuroxime. A comparative RNA sequencing identified a regulation of the sRNAs LhrC1-4 by rli32, which were shown to be induced at iron toxicity and cell wall stress. The comparative proteomic data of this work revealed altered protein compositions in the cell envelope of Lm by altered rli32 expression levels and hypothesized a bacterial physiological function of rli32 in nitrogen metabolism. In addition, the overexpression of rli32 showed an increased secretion of eno, which indirectly indicates an increased activity of the SecA2-dependent secretion pathway. SecA2 is in close proximity to RNA-protein complexes such as actively translating ribosomes, whose association with SecA2 was observed in this work.
The present work provides new insights into the secretion of type I IFN-inducing sRNAs by SecA2 and reveals first evidence for the involvement of SecA2-dependent Eno. Furthermore, the results on sRNA rli32 show for the first time a relationship between the type I IFN-stimulating capacities of individual secreted sRNAs and the intracellular physiology of Lm.
SecA2 ist ein zusätzliches Motorprotein des generellen Sec-Sekretionssystems in einigen Gram-positiven Bakterien und steht mit der Virulenz einiger Pathogene im Zusammenhang. Neben einer kleinen Auswahl an SecA2-abhängigen Proteinen, wurde eine SecA2-abhängige Sekretion von RNAs vermutet. In dieser Arbeit wurde gezeigt, dass in definiertem Nährmedium gewachsene Lm-ΔsecA2 reduzierte Mengen an frei sekretierter RNA im Überstand (hier als sec-RNA bezeichnet) aufweist, welche strikt von der Membranvesikel (MVs)-Fraktion getrennt wurden. Die sec-RNA von Lm-ΔsecA2 zeigt ein schwächeres Potential zur IFN-β-Induktion als Lm auf. Eine mögliche Beteiligung der SecA2-abhängigen Enolase (Eno) an diesen Effekt wurde durch die Deletion der RNA-bindenden Eno gezeigt, die einen beeinträchtigenden Effekt auf die Sekretion individueller, potentielle IFN-β-induzierende sRNAs hat. In dieser Arbeit isoliertes, rekombinantes SecA2 wurde in Assoziation mit kurzen RNAs gefunden, die das Potential zur IFN-β-Induktion haben. SecA1, das in Lm für die Sekretion einer Vielzahl an Proteinen benötigt wird, ist dagegen mit RNAs hoher Diversität assoziiert und diese haben eine geringere Kapazität zur IFN-β-Expression in Makrophagen Diese Ergebnisse geben Grund zur Annahme, dass SecA2-assoziierte RNA eine Teilmenge der sec-RNA sind. RNA-Sequenzierungsdaten der SecA2-assoziierten RNA identifizierten die Anreicherung einiger sRNA, welche kürzlich als potentielle Auslöser einer IFN-β-Induktion identifiziert wurden. Unter diesen sRNAs wurde die kleine nicht-kodierende sRNA rli32 angereichert vorgefunden. Rli32 ist eine der potentiellsten IFN-β induzierenden sRNAs und ein Teil der sekretierten RNA. Rli32 wird intrazellulär höher exprimiert, ist hoch konserviert in Lm und zeigt eine RIG-I (retinoic acid inducible gene I)-abhängige Stimulation der IFN-β-Antwort. Für die Erkennung von rli32 über den cytosolischen Rezeptor RIG-I ist ein bestimmtes Motiv (Motiv2) der rli32-Sequenz essentiell, was in dieser Arbeit durch Mutationen in Motiv2 gezeigt wurde. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass die Überexpression von rli32 zu einer stark erhöhten IFN-β-Induktion in Makrophagen führt und dieser Effekt das intrazelluläre Wachstum von Lm verbessert. Die Deletion von rli32 führt dagegen in ein limitiertes intrazelläres Wachstum. Der wachstumsfördernde Effekt von rli32 auf intrazelluläre Lm kann durch den Januskinasen (JAK)-Inhibitor Ruxolitinib (Rux) aufgehoben werden. Außerdem wurde hier nachgewiesen, dass die Überexpression von rli32 die Resistenz von Lm gegenüber Wasserstoffperoxid (H2O2) begünstigt und Lm anfälliger gegenüber dem Cephalosporin Cefuroxim macht. Letzteres steht in Bezug zu den in dieser Arbeit beobachteten Veränderungen der Zellhülle von Lm. Eine vergleichende RNA-Sequenzierung identifizierte eine Regulation der sRNAs LhrC1-4 durch rli32, welche bei Eisentoxizität und Zellwand-Stress induziert werden. Die vergleichenden Proteomdaten dieser Arbeit zeigten veränderte Proteinkompositionen in der Zellhülle von Lm durch veränderte rli32-Expressionslevel auf und hypothetisieren eine bakterielle physiologische Funktion von rli32 im Stickstoff-Metabolismus. Darüber hinaus zeigte die Überexpresssion von rli32 eine erhöhte Sekretion von Eno, was indirekt auf eine erhöhte Aktivität des SecA2-abhängigen Sekretionsweges hinweist. Zu dem liegt SecA2 in räumlicher Nähe zu RNA-Protein-Komplexen wie den aktiv translatierenden Ribosomen, deren Assoziation mit SecA2 in dieser Arbeit beobachtet wurde.
Die hier vorliegende Arbeit liefert neue Erkenntnisse in der Sekretion von Typ-I IFN-induzierenden sRNAs durch SecA2 und deckt erste Hinweise auf eine Mitbeteiligung der SecA2-abhängigen Enolase auf. Darüber hinaus zeigen die hier vorgestellten Ergebnisse zur sRNA rli32 zum ersten Mal einen Zusammnehang zwischen den Typ-I IFN-stimulierenden Fähigkeiten individueller, sekretierter sRNAs und der intrazellulären Physiologie von Lm. The recognition of pathogen-associated molecules by the innate immune system is an essential component of an efficient immune response to eliminate pathogens. The recognition of bacterial RNA and its immune stimulatory properties has been focused in recent years of research. Bacterial RNAs stimulate the production of inflammatory cytokines and induce a strong type I interferon (IFN) response. The facultative intracellular foodborn pathogen Listeria monocytogenes (Lm) stimulates a strong type I IFN response, which supports its intracellular growth. Living intracellular Lm are a prerequisite for the stimulation of a type I IFN response. Secreted RNA from Lm was described as a potential trigger for IFN-β induction, but little is known about the secretion mechanism of such RNAs. Sequencing data of this RNA fraction identified the accumulation of small non-coding RNAs (sRNA). Some of these individuall sRNAs have the potential to stimulate the IFN-β expression.
SecA2 is an additional motor protein of the general Sec secretion system in several Gram-positive bacteria and is related to virulence of some pathogens. Besides a small selection of SecA2-dependent proteins, a SecA2-dependent secretion of RNAs has been suspected. In this work, it was shown that the deletion mutant Lm-ΔsecA2 grown in defined nutrient medium shows reduced amounts of freely secreted RNA in the supernatant (called sec-RNA), which was strictly separated from the membrane vesicles (MVs) fraction. The sec-RNA of Lm-ΔsecA2 shows a weaker potential for IFN-β induction than sec-RNA from Lm. A possible involvement of SecA2-dependent enolase (Eno) in this issue was shown by the deletion of RNA-binding Eno, which has an adverse effect on the secretion of individual potential IFN-β-inducing sRNAs. In this work, isolated recombinant SecA2 was found in association with short RNAs that have the potential to induce IFN-β. SecA1 is required in Lm for the secretion of a large number of proteins, which associate with RNAs of high diversity and these have a lower capacity for IFN-β expression in macrophages. The recent sequencing data of SecA2-associated RNA identified the enrichment of some sRNA as potential trigger of IFN-β induction. Among these sRNAs the small non-coding sRNA rli32 was enriched, which is one of the most potential IFN-β inducing sRNAs and also part of the secreted RNA. Rli32 is highly expressed intracellularly and highly conserved in Lm, and shows RIG-I (retinoic acid inducible gene I)-dependent stimulation of the IFN-β response. For the recognition of rli32 via the cytosolic receptor RIG-I, a motif (motif2) of the rli32 sequence is essential, which was shown in this work by mutations in motif2. Furthermore, it could be shown that the overexpression of rli32 leads to a strong increase of IFN-β induction in macrophages and this effect improves the intracellular growth of Lm. In contrast, the deletion of rli32 leads to limited intracellular growth. The growth-promoting effect of rli32 on intracellular Lm can be prevented by the Janus kinase (JAK) inhibitor Ruxolitinib (Rux). In addition, this work showed that the overexpression of rli32 promotes the resistance of Lm to hydrogen peroxide (H2O2) and makes Lm more susceptible to the cephalosporin cefuroxime. A comparative RNA sequencing identified a regulation of the sRNAs LhrC1-4 by rli32, which were shown to be induced at iron toxicity and cell wall stress. The comparative proteomic data of this work revealed altered protein compositions in the cell envelope of Lm by altered rli32 expression levels and hypothesized a bacterial physiological function of rli32 in nitrogen metabolism. In addition, the overexpression of rli32 showed an increased secretion of eno, which indirectly indicates an increased activity of the SecA2-dependent secretion pathway. SecA2 is in close proximity to RNA-protein complexes such as actively translating ribosomes, whose association with SecA2 was observed in this work.
The present work provides new insights into the secretion of type I IFN-inducing sRNAs by SecA2 and reveals first evidence for the involvement of SecA2-dependent Eno. Furthermore, the results on sRNA rli32 show for the first time a relationship between the type I IFN-stimulating capacities of individual secreted sRNAs and the intracellular physiology of Lm.
| Erscheinungsdatum | 10.01.2022 |
|---|---|
| Reihe/Serie | Edition Scientifique |
| Verlagsort | Gießen |
| Sprache | deutsch |
| Maße | 148 x 210 mm |
| Gewicht | 300 g |
| Themenwelt | Medizin / Pharmazie |
| Naturwissenschaften ► Biologie ► Humanbiologie | |
| Schlagworte | Bakterium • Genetik • Signalpeptid |
| ISBN-13 | 9783835969803 / 9783835969803 |
| Zustand | Neuware |
| Informationen gemäß Produktsicherheitsverordnung (GPSR) | |
| Haben Sie eine Frage zum Produkt? |
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