Hierarchical roles of serine protease autotransporters of enterobacteriaceae in the pathogenesis of avian pathogenic Escherichia coli in turkeys

Dhakal, Sabin (2023). Hierarchical roles of serine protease autotransporters of enterobacteriaceae in the pathogenesis of avian pathogenic Escherichia coli in turkeys Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en Microbiologie Appliquée, 159 p.

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Résumé

Les autotransporteurs de sérine protéase des entérobactéries (SPATEs) sont des protéines sécrétées qui contribuent à la virulence et fonctionnent comme des protéases, des toxines, des adhésines et/ou des immunomodulateurs. Une souche O1 : K1 d'E. coli pathogène aviaire (APEC), QT598, isolée d'une dinde, possède 5 gènes SPATEs : vat, tsh, sha, tagB et tagC. Auparavant, Il a été démontré que ces SPATEs jouent un rôle dans un modèle l’infection urinaire chaez le souris. L'objectif global de ce projet est d'analyser les rôles hiérarchiques des gènes SPATE lors d'infections systémiques chez la volaille et l’étalissement d’un modèle d’infection respiratoire chez la dinde). À cette fin, une complémentation en copie unique du gène codant pour les différentes protéines SPATE individuellement ou en combinaison a été générée en insérant les gènes dans le site att Tn7 du mutant Δ5 SPATEs. Les clones générés pour la complémentation et les souches complémentées ont été vérifiés pour l'expression des SPATEs et les phénotypes respectifs. Suite à l'infection des sacs aériens chez la dinde avec la souche QT598 et la dérivée Δ5 SPATEs, une diminution significative de la colonisation des poumons et foies ont été observée. De plus, l’introduction des gènes sha et tsh, mais surtout c’est deux gènes en combinaison a contribué à un regain de la colonisation des poumons. En effet, la souche Δ5 SPATEs complémentée avec sha+tsh ou complémenté avec tous les 5 gènes codant pour les SPATEs ont restauré la capacité d’infection des poumons. De plus, l'analyse de l'expression génique par RT-qPCR dans les poumons et les sacs aériens de dindes infectées par la souche QT598 a montré une augmentation d’expression significatif de sha et tsh dans ces tissus respiratoires en comparaison avec la culture in vitro. Dans l'ensemble, les résultats démontrent que les SPATES jouent un rôle cumulatif pour l’infection systémique de la dinde et que Sha et Tsh sont hiérarchiquement plus importants pour la colonisation du système respiratoire.

Serine protease autotransporters of Enterobacteriaceae (SPATEs) are secreted proteins that contribute to virulence and function as proteases, toxins, adhesins, and/or immunomodulators. An avian pathogenic E. coli (APEC) O1:K1 strain, QT598, isolated from a turkey, has 5 SPATE genes: vat, tsh, sha, tagB and tagC. These SPATEs were previously shown to contribute to infection in a mouse urinary model. The overall objective of this project was to analyze the hierarchical role of SPATE genes during systemic infections in poultry and establish a turkey air sac infection model. For this purpose, single-copy complementation of genes encoding SPATE proteins individually or in combination were generated by inserting the genes into attTn7 site of Δ5 SPATEs mutant. Clones generated for complementation and complemented strains were verified for the expression of SPATEs and the respective phenotypes. Following air-sac infection in turkeys with wildtype and Δ5 SPATEs mutant of QT598 strain, a significant decrease in bacterial numbers in the lungs and liver were observed. Furthermore, during infection with individual SPATE complemented strains, a regain in infection in lungs was observed with the sha and tsh complemented strains. Interestingly, infection with sha-tsh complemented strain in combination and quintuple (5X) complemented strain significantly restored infective capacity in the lungs. In addition, gene expression analysis using RT-qPCR in the lungs and air-sacs of turkeys infected with wild-type strain QT598 demonstrated upregulated expression of sha and tsh genes. Altogether, results demonstrate that SPATES collectively contribute to the infective capacity of APEC QT598 in the turkey and that Sha and Tsh are hierarchically important for the infection of by in the respiratory tract.

Type de document:	Thèse Mémoire
Directeur de mémoire/thèse:	Dozois, Charles
Mots-clés libres:	Escherichia coli; SPATEs; Volaille; Dinde; Infection respiratoire; complémentation; pathogenèse; autotranporteurs; toxines; SPATE; poultry; turkeys; autotransporters; respiratory infection; complementation; pathogenesis; toxins
Centre:	Centre INRS-Institut Armand Frappier
Date de dépôt:	01 juill. 2024 14:13
Dernière modification:	01 juill. 2024 14:13
URI:	https://espace.inrs.ca/id/eprint/15790

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