A New Quorum-Sensing Autoinducer Acts with the RhlR Receptor to Control Virulence and Biofilms in Pseudomonas Aeruginosa

一种新型群体感应自诱导剂与 RhlR 受体共同作用来控制铜绿假单胞菌的毒力和生物膜

基本信息

  • 批准号:
    10202818
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 24.9万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2018-09-01 至 2023-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

PROJECT SUMMARY Hospital-acquired secondary infections are an escalating problem of global significance. Indeed, multi-drug resistant Pseudomonas aeruginosa is the leading cause of hospital-acquired infections in the USA and P. aeruginosa is now a priority pathogen on the CDC ESKAPE pathogen list. P. aeruginosa infection is a particular problem in cystic fibrosis, microbial keratitis, in third-degree burn units, and in cancer sufferers and HIV patients. P. aeruginosa virulence and biofilm development depend on the bacterial cell-to-cell communication process called quorum sensing. The known P. aeruginosa quorum-sensing circuit possesses two canonical LuxI/R type signaling pathways: LasI/R and RhlI/R, that, together, control an estimated 10% of the genes in the genome. The known circuit functions as follows: LasI produces and LasR responds to the autoinducer 3OC12-homoserine lactone. The LasR:3OC12-homoserine lactone complex activates transcription of many genes including rhlR, encoding a second quorum-sensing receptor. RhlR binds to the autoinducer C4-homoserine lactone, the product of RhlI. RhlR:C4-homoserine lactone also directs a large regulon of genes including those encoding virulence factors such as pyocyanin, elastases, rhamnolipids and genes required for biofilm formation. Typically, mutations in quorum-sensing luxI-type and luxR-type genes (i.e., lasI-lasR and rhlI-rhlR) confer identical phenotypes because each component of the pair needs the other to function. However, using biofilm analyses, transcriptional reporter assays, RNA-seq studies, and animal infection assays, I discovered that RhlR directs both RhlI- dependent and RhlI-independent regulons. Importantly, I showed that ΔrhlI mutant cell-free culture fluids, i.e., that lack C4-homoserine lactone, contain an activity that stimulates RhlR-dependent gene expression. I hypothesize that RhlR responds to an alternative ligand, in addition to the traditional C4-homoserine lactone autoinducer. Supporting this notion, I showed that the enzyme PqsE is required for alternative ligand synthesis. Finally, I demonstrated that while the RhlR-RhlI system is dispensable, the RhlR-PqsE system is the crucial quorum-sensing system required for biofilm formation and for virulence in two animal models of infection. Here, I propose to 1) determine the chemical structure of the alternative ligand and define how it interacts with RhlR; 2) characterize the PqsE active site, discover small molecule inhibitors of PqsE, and identify and characterize additional factors involved in alternative ligand synthesis; 3) map the alternative ligand and/or C4-homoserine lactone-dependent RhlR regulon(s) required for biofilm development at the single cell level and at the level of community. The proposed research will contribute significant insights about the chemical lexicon used by a clinically important bacterium in biofilms and in disease. Moreover, the proposed research will provide a mechanistic understanding of how quorum sensing regulates virulence and biofilm formation, which is crucial for understanding basic P. aeruginosa biology and for successful development of anti-quorum-sensing strategies.
项目摘要 医院获得性继发感染是一个日益严重的全球性问题。事实上,多种药物 耐药铜绿假单胞菌是美国医院获得性感染的主要原因, 铜绿假单胞菌现在是CDC ESKAPE病原体列表上的优先病原体。铜绿假单胞菌感染是一种特殊的 在囊性纤维化、微生物性角膜炎、三度烧伤、癌症患者和HIV患者中, P.铜绿假单胞菌的毒力和生物膜的形成依赖于细菌细胞间的通讯过程 叫做群体感应已知的铜绿假单胞菌群体感应电路具有两个典型的LuxI/R类型 信号通路:LasI/R和RhII/R,它们共同控制基因组中估计10%的基因。 已知电路的功能如下:LasI产生自诱导物3 OC 12-高丝氨酸,LasR响应自诱导物3 OC 12-高丝氨酸 内酯。LasR:3 OC 12-高丝氨酸内酯复合物激活许多基因的转录, 编码第二群体感应受体。RhlR与自身诱导物C4-高丝氨酸内酯结合, 的RhlI。RhlR:C4-高丝氨酸内酯还指导包括编码毒力的那些基因的大的调节子 因子如绿脓菌素、弹性蛋白酶、鼠李糖脂和生物膜形成所需的基因。通常,突变 在群体感应luxI型和luxR型基因中(即,lasI-lasR和rhlI-rhlR)赋予相同表型 因为每一个组件都需要另一个组件才能工作。然而,使用生物膜分析,转录 报告基因测定、RNA-seq研究和动物感染测定,我发现RhlR指导RhlI- 依赖性和RhIII非依赖性调节子。重要的是,我发现ΔrhlI突变体无细胞培养液,即, 其缺乏C4-高丝氨酸内酯,含有刺激RhIR依赖性基因表达活性。我 假设RhlR除了响应传统的C4-高丝氨酸内酯外,还响应替代配体 自诱导物支持这一观点,我表明,酶PqsE是必需的替代配体合成。 最后,我证明了RhlR-RhlI系统是不稳定的,而RhlR-PqsE系统是关键的。 在两种动物感染模型中,生物膜形成和毒力所需的群体感应系统。在这里, 我建议1)确定替代配体的化学结构并确定它如何与RhlR相互作用; 2)表征PqsE活性位点,发现PqsE的小分子抑制剂,并鉴定和表征 参与替代配体合成的其他因素; 3)映射替代配体和/或C4-高丝氨酸 在单细胞水平和细胞水平上生物膜发育所需的内酯依赖性RhlR调节子 社区这项研究将有助于对化学词汇使用的重要见解, 生物膜和疾病中的临床重要细菌。此外,拟议的研究将提供一个 对群体感应如何调节毒力和生物膜形成的机制的理解, 了解基本的铜绿假单胞菌生物学和成功开发反群体感应策略。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Sampriti Mukherjee其他文献

Sampriti Mukherjee的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Sampriti Mukherjee', 18)}}的其他基金

Probing the role of sensory cues in the regulation of bacterial biofilm development
探讨感觉线索在细菌生物膜发育调节中的作用
  • 批准号:
    10714322
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 24.9万
  • 项目类别:
A new quorum-sensing autoinducer acts with the RhlR receptor to control virulence and biofilms in Pseudomonas aeruginosa
一种新的群体感应自诱导剂与 RhlR 受体共同作用来控制铜绿假单胞菌的毒力和生物膜
  • 批准号:
    9764394
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 24.9万
  • 项目类别:
A New Quorum-Sensing Autoinducer Acts with the RhIR Receptor to Control Virulence and Biofilms in Pseudomonas Aeruginosa
一种新型群体感应自诱导剂与 RhIR 受体共同作用来控制铜绿假单胞菌的毒力和生物膜
  • 批准号:
    10491535
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 24.9万
  • 项目类别:
A New Quorum-Sensing Autoinducer Acts with the RhlR Receptor to Control Virulence and Biofilms in Pseudomonas Aeruginosa
一种新型群体感应自诱导剂与 RhlR 受体共同作用来控制铜绿假单胞菌的毒力和生物膜
  • 批准号:
    10247826
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 24.9万
  • 项目类别:

相似国自然基金

LncRNA调控油菜脂肪酸合成代谢的机制研究
  • 批准号:
    2025JJ50163
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
小白链霉菌TG02的ε-聚赖氨酸合成代谢调控机制研究
  • 批准号:
    2025JJ60150
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
塞内卡病毒操纵宿主脂肪酸合成代谢重 编程逃逸免疫的分子机制
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    10.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
高温胁迫对金钱草黄酮类物质合成代谢的影响机制
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
光温互作调控香水莲花花瓣类黄酮合成代谢的机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
海洋细菌Hahella sp. KA22灵菌红素合成代谢的分子调控机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    15.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
ATP-柠檬酸裂解酶调控脂肪酸合成代谢在苯致造血功能抑制中的作用机制及干预研究
  • 批准号:
    82300143
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
蝴蝶兰萜类花香物质合成代谢的转录调控研究
  • 批准号:
    2023J01283
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    9.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
Circ_0110750通过靶向miR-338-3p/HMGCR轴调控胰腺癌细胞胆固醇合成代谢的机制及其诊断价值研究
  • 批准号:
    LTGY23H200001
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
基于外膜通道蛋白TolC的物质转运系统参与调控靛蓝色素生物合成代谢的分子机制研究
  • 批准号:
    32372299
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Bone-Adipose Interactions During Skeletal Anabolism
骨骼合成代谢过程中骨-脂肪相互作用
  • 批准号:
    10590611
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 24.9万
  • 项目类别:
Bone-Adipose Interactions During Skeletal Anabolism
骨骼合成代谢过程中的骨-脂肪相互作用
  • 批准号:
    10706006
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 24.9万
  • 项目类别:
Bone-Adipose Interactions During Skeletal Anabolism
骨骼合成代谢过程中骨-脂肪相互作用
  • 批准号:
    10368975
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 24.9万
  • 项目类别:
BCCMA: Foundational Research to Act Upon and Resist Conditions Unfavorable to Bone (FRACTURE CURB): Combined long-acting PTH and calcimimetics actions on skeletal anabolism
BCCMA:针对和抵抗不利于骨骼的条件的基础研究(遏制骨折):长效 PTH 和拟钙剂联合作用对骨骼合成代谢的作用
  • 批准号:
    10365254
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 24.9万
  • 项目类别:
Bone-Adipose Interactions During Skeletal Anabolism
骨骼合成代谢过程中骨-脂肪相互作用
  • 批准号:
    10202896
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 24.9万
  • 项目类别:
BCCMA: Foundational Research to Act Upon and Resist Conditions Unfavorable to Bone (FRACTURE CURB): Combined long-acting PTH and calcimimetics actions on skeletal anabolism
BCCMA:针对和抵抗不利于骨骼的条件的基础研究(遏制骨折):长效 PTH 和拟钙剂联合作用对骨骼合成代谢的作用
  • 批准号:
    10531570
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 24.9万
  • 项目类别:
Dissecting molecular mechanisms implicated in age- and osteoarthritis-related decline in anabolism in articular cartilage
剖析与年龄和骨关节炎相关的关节软骨合成代谢下降有关的分子机制
  • 批准号:
    10541847
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 24.9万
  • 项目类别:
Dissecting molecular mechanisms implicated in age- and osteoarthritis-related decline in anabolism in articular cartilage
剖析与年龄和骨关节炎相关的关节软骨合成代谢下降有关的分子机制
  • 批准号:
    10319573
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 24.9万
  • 项目类别:
Dissecting molecular mechanisms implicated in age- and osteoarthritis-related decline in anabolism in articular cartilage
剖析与年龄和骨关节炎相关的关节软骨合成代谢下降有关的分子机制
  • 批准号:
    10062790
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 24.9万
  • 项目类别:
Promotion of NAD+ anabolism to promote lifespan
促进NAD合成代谢以延长寿命
  • 批准号:
    DE170100628
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 24.9万
  • 项目类别:
    Discovery Early Career Researcher Award
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了