Characterization of structural and immunological properties of a fusion protein between flagellin from Salmonella and lumazine synthase from Brucella

Aiming to combine the flexibility of Brucella lumazine synthase (BLS) to adapt different protein domains in a decameric structure and the capacity of BLS and flagellin to enhance the immunogenicity of peptides that are linked to their structure, we generated a chimeric protein (BLS-FliC131) by fusing flagellin from Salmonella in the N-termini of BLS. The obtained protein was recognized by anti-flagellin and anti-BLS antibodies, keeping the oligomerization capacity of BLS, without affecting the folding of the monomeric protein components determined by circular dichroism. Furthermore, the thermal stability of each fusion partner is conserved, indicating that the interactions that participate in its folding are not affected by the genetic fusion. Besides, either in vitro or in vivo using TLR5-deficient animals we could determine that BLS-FliC131 retains the capacity of triggering TLR5. The humoral response against BLS elicited by BLS-FliC131 was stronger than the one elicited by equimolar amounts of BLS + FliC. Since BLS scaffold allows the generation of hetero-decameric structures, we expect that flagellin oligomerization on this protein scaffold will generate a new vaccine platform with enhanced capacity to activate immune responsesFil: Hiriart, Yanina. Inmunova S.A; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos; ArgentinaFil: Rossi, Andrés Hugo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; ArgentinaFil: Biedma, Marina Elizabeth. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos; ArgentinaFil: Errea, Agustina Juliana. Universidad Nacional de La Plata; Argentina. Universidad Nacional de La Plata; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos; ArgentinaFil: Moreno, Griselda Noemí. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos; ArgentinaFil: Cayet, D.. Universidad Nacional de La Plata; ArgentinaFil: Rinaldi, Jimena Julieta. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; ArgentinaFil: Blancá, Bruno Martin. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos; ArgentinaFil: Sirard, J.C.. Centre National de la Recherche Scientifique; FranciaFil: Goldbaum, Fernando Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; ArgentinaFil: Berguer, Paula Mercedes. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; ArgentinaFil: Rumbo, Martín. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológicos; Argentin

Bordetella pertussis outer membrane vesicles as virulence factor vehicles that influence bacterial interaction with macrophages

Gram-negative pathogenic bacteria constitutively shed outer membrane vesicles(OMVs) which play a significant role in the host-pathogen interaction, eventually determiningthe outcome of the infection. We previously found that Bordetella pertussis, the etiologicalagent of whooping cough, survives the innate interaction with human macrophages remainingalive inside these immune cells. Adenylate cyclase (CyaA), one of the main toxins of thispathogen, was found involved in the modulation of the macrophage defense response,eventually promoting bacterial survival within the cells. We here investigated whether B.pertussis OMVs, loaded with most of the bacterial toxins and CyaA among them, modulatethe macrophage response to the bacterial infection. We observed that the pre-incubation ofmacrophages with OMVs led to a decreased macrophage defense response to the encounterwith the bacteria, in a CyaA dependent way. Our results suggest that CyaA delivered by B.pertussis OMVs dampens macrophages protective function by decreasing phagocytosis andthe bactericidal capability of these host cells. By increasing the chances of bacterial survivalto the innate encounter with the macrophages, B. pertussis OMVs might play a relevant rolein the course of infection, promoting bacterial persistence within the host and eventually,shaping the whole infection process.Fil: Blancá, Bruno Martin. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales; ArgentinaFil: Alvarez Hayes, Jimena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales; ArgentinaFil: Surmann, Kristin. University Medicine Greifswald; AlemaniaFil: Valdez, Hugo Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales; ArgentinaFil: Hentschker, Christian. University Medicine Greifswald; AlemaniaFil: Lamberti, Yanina Andrea. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales; ArgentinaFil: Völker, Uwe. University Medicine Greifswald; AlemaniaFil: Rodriguez, Maria Eugenia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales; Argentin

Characterization of structural and immunological properties of a fusion protein between flagellin from Salmonella and lumazine synthase from Brucella

Aiming to combine the flexibility of Brucella lumazine synthase (BLS) to adapt different protein domains in a decameric structure and the capacity of BLS and flagellin to enhance the immunogenicity of peptides that are linked to their structure, we generated a chimeric protein (BLS-FliC131) by fusing flagellin from Salmonella in the N-termini of BLS. The obtained protein was recognized by anti-flagellin and anti-BLS antibodies, keeping the oligomerization capacity of BLS, without affecting the folding of the monomeric protein components determined by circular dichroism. Furthermore, the thermal stability of each fusion partner is conserved, indicating that the interactions that participate in its folding are not affected by the genetic fusion. Besides, either in vitro or in vivo using TLR5-deficient animals we could determine that BLS-FliC131 retains the capacity of triggering TLR5. The humoral response against BLS elicited by BLS-FliC131 was stronger than the one elicited by equimolar amounts of BLS + FliC. Since BLS scaffold allows the generation of hetero-decameric structures, we expect that flagellin oligomerization on this protein scaffold will generate a new vaccine platform with enhanced capacity to activate immune responsesInstituto de Estudios Inmunológicos y Fisiopatológico

Estudio de la contribución de las vesículas de membrana externa de Bordetella pertussis a la inmunoevasión de la bacteria y el desarrollo de infecciones intracelulares

La tos convulsa es una enfermedad inmunoprevenible, causada por la bacteria Gram negativa B. pertussis, que no ha podido erradicarse a pesar de la vacunación masiva. Si bien tanto la infección natural como la inmunización confieren cierto grado de protección contra los síntomas de la enfermedad, no previenen eficazmente la colonización por B. pertussis, indicando que esta bacteria ha desarrollado mecanismos que le permiten sobrevivir en el ambiente hostil que enfrenta dentro del huésped. Esta situación ha motivado que en los últimos años un número importante de grupos de investigación hayan orientado sus esfuerzos a dilucidar los mecanismos que promueven la sobrevida y persistencia de este patógeno en el hospedador. En los últimos años nuestro grupo descubrió que B. pertussis, históricamente considerada un patógeno extracelular, es capaz de evadir la fusión fagolisosomal permaneciendo viable dentro de células epiteliales, neutrófilos y macrófagos humanos, siendo incluso capaz de replicar en estos últimos. Así, estas células podrían constituir nichos de persistencia dentro del hospedador que dificultarían la eliminación de la bacteria. Los estudios mencionados se llevaron a cabo in vitro y, aunque hay evidencia in vivo que apoya estos hallazgos, en el contexto de la infección habrá otros factores que influyan en la resultante de esta interacción con mayor o menor impacto en la sobrevida de la bacteria. Entre las numerosas funciones que se les atribuyen a estas vesículas en otros patógenos, está la de influir significativamente en la interacción del patógeno con las células del huésped. Como se mencionó previamente, B. pertussis posee toxinas que modulan la respuesta defensiva de las células del huésped durante su interacción de la bacteria, las cuáles han sido identificadas en las OMVs. En este marco, el objetivo del presente Trabajo de Tesis fue avanzar en el estudio del rol de las OMVs de B. pertussis durante la interacción de la bacteria con neutrófilos y macrófagos, los dos tipos de células inmunes más relevantes en el sitio de infección.Facultad de Ciencias Exacta

Bordetella pertussis targets the basolateral membrane of polarized respiratory epithelial cells, gets internalized, and survives in intracellular locations

The airway epithelial barrier is a continuous highly organized cell layer that separates the exterior from the underlying mucosal tissue, preventing pathogen invasion. Several respiratory pathogens have evolved mechanisms to compromise this barrier, invade and even reside alive within the epithelium. Bordetella pertussis is a persistent pathogen that infects the human airway epithelium, causing whooping cough. Previous studies have shown that B. pertussis survives inside phagocytic and nonphagocytic cells, suggesting that there might be an intracellular stage involved in the bacterial infectious process and/or in the pathogen persistence inside the host. In this study we found evidence that B. pertussis is able to survive inside respiratory epithelial cells. According to our results, this pathogen preferentially attaches near or on top of the tight junctions in polarized human bronchial epithelial cells and disrupts these structures in an adenylate cyclase-dependent manner, exposing their basolateral membrane. We further found that the bacterial internalization is significantly higher in cells exposing this membrane compared with cells only exposing the apical membrane. Once internalized, B. pertussis mainly remains in nondegradative phagosomes with access to nutrients. Taken together, these results point at the respiratory epithelial cells as a potential niche of persistence.Fil: Baroli, Carlos Manuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales; ArgentinaFil: Gorgojo, Juan Pablo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales; ArgentinaFil: Blancá, Bruno Martin. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales; ArgentinaFil: Debandi, Martina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales; ArgentinaFil: Rodriguez, Maria Eugenia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales; Argentin

Hfq modulates global protein pattern and stress response in Bordetella pertussis

B. pertussis is the etiological agent of whooping cough, a highly contagious respiratory disease which remains uncontrolled worldwide. Understanding how this pathogen responds to the environmental changes and adapts to different niches found inside the host might contribute to gain insight into bacterial pathogenesis. Comparative analyses of previous transcriptomic and proteomic data suggested that post-transcriptional regulatory mechanisms modulate B. pertussis virulence in response to iron availability. Iron scarcity represents one of the major stresses faced by bacterial pathogens inside the host. In this study, we used gel-free nanoLC-MS/MS-based proteomics to investigate whether Hfq, a highly conserved post-transcriptional regulatory protein, is involved in B. pertussis adaptation to low iron environment. To this end, we compared the protein profiles of wild type B. pertussis and its isogenic hfq deletion mutant strain under iron-replete and iron-depleted conditions. Almost of 33% of the proteins identified under iron starvation was found to be Hfq-dependent. Among them, proteins involved in oxidative stress tolerance and virulence factors that play a key role in the early steps of host colonization and bacterial persistence inside the host cells. Altogether these results suggest that Hfq shapes the infective phenotype of B. pertussis. Significance: In the last years, it became evident that post-transcriptional regulation of gene expression in ba cteria plays a central role in host-pathogen interactions. Hfq is a bacterial protein that regulates gene expression at post-transcriptional level found pivotal in the establishment of successful infections. In this study, we investigated the role of Hfq in Bordetella pertussis response to iron starvation, one of the main stresses imposed by the host. The data demonstrate that Hfq regulates the abundance of a significant number of B. pertussis proteins in response to iron starvation. Among them, virulence factors and proteins involved in oxidative stress tolerance, key players in host colonization and intracellular bacterial survival. Altogether, our results suggest a relevant role of Hfq in B. pertussis adaptation to the different niches found inside the host eventually granting bacterial pathogenesis.Fil: Alvarez Hayes, Jimena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales; ArgentinaFil: Surmann, Kristin. University Medicine Greifswald; AlemaniaFil: Lamberti, Yanina Andrea. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales; ArgentinaFil: Depke, Maren. University Medicine Greifswald; AlemaniaFil: Dhople, Vishnu. University Medicine Greifswald; AlemaniaFil: Blancá, Bruno Martin. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales; ArgentinaFil: Ruiz, María Esperanza. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencas Exactas. Laboratorio de Investigación y Desarrollo de Bioactivos; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata; ArgentinaFil: Vecerek, Branislav. Institute of Microbiology of the ASCR; República ChecaFil: Schmidt, Frank. University Medicine Greifswald; AlemaniaFil: Völker, Uwe. University Medicine Greifswald; AlemaniaFil: Rodriguez, Maria Eugenia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales; Argentin