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Publicação
Characterization of codY regulon in staphylococcus epidermidis cultures
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Orientador(es)
Resumo(s)
Staphylococcus epidermidis, a commensal bacterium found on human skin and mucous membranes, has emerged as an opportunistic pathogen responsible for nosocomial infections. Given its increasing clinical relevance, the importance of studying and understanding the genetic mechanisms behind its infectious capabilities has become more evident. CodY, a global regulator present in many Gram-positive bacteria, has been previously identified as a potential controlling factor of mechanisms that contribute to infections caused by S. epidermidis. Considering this, a comparative analysis of the absence (strain with codY gene deletion) and presence (wild type strain) of this key regulator becomes essential to understand how differential gene expression coordinates the microorganism's metabolism, nutrition, and virulence expression. Using high-throughput Illumina RNA-seq technology, we identified 19 differentially expressed genes: 18 repressed and 1 activated by CodY, when comparing the mutant to the wild-type strain. This reduced number of differentially expressed genes, combined with the predominance of repression, contradicted our initial expectations and prompet us to explore possible explanations. Given that CodY activity is modulated by intracellular levels of branched-chain amino acids (BCAAs) and GTP, metabolites known to fluctuate with growth, we hypothesized that the time point chosen for RNA-seq (16 hours) might have coincided with a phase of nutrient depletion, leadind to reduced CodY activation. To test this codY expression was evaluated throughout the bacterium growth phase, revealing stable transcript levels that were not influenced by nutritional supplementation. We also detected transcriptional variability among samples cultivated under identical conditions, suggesting heterogeneity in gene expression within the bacterial population. Finally, in silico analysis of CodY-binding motifs suggested that regulation may involve non-canonical sequences, pointing to an alternative control mechanism. These results contribute to an initial understanding of CodY’s role in S. epidermidis.
Staphylococcus epidermidis, uma bactéria comensal da pele e membranas mucosas humanas, é atualmente reconhecida como um agente patogénico oportunista causador de infeções nosocomiais. Dada a sua crescente relevância clínica, torna-se cada vez mais importante estudar e compreender os mecanismos genéticos por detrás da sua capacidade infeciosa. CodY, um regulador global presente em muitas bactérias gram-positivas, foi anteriormente identificado como um possível regulador da expressão de fatores de virulência em S. epidermidis. Neste contexto, realizamos uma análise comparativa da expressão genética na ausência (estipe mutante para o gene codY) e presença (estirpe selvagem) desse regulador, com o objetivo de investigar a sua função na regulação do metabolismo, nutrição e expressão de virulência desse microrganismo. Utilizando a tecnologia de sequenciação de RNA da Ilumina, identificamos 19 genes diferencialmente expressos: 18 reprimidos e 1 estimulado pelo CodY, quando comparado o mutante com o tipo selvagem. Este número reduzido de genes diferencialmente expressos, aliado à predominância de genes repremidos, contrariou as nossas expectativas iniciais e motivou a explorar possíveis explicações. Sabendo que a atividade de CodY é modulada pelos níveis intracelulares de aminoácidos de cadeia ramificada (BCAAs) e GTP, metabolitos que variam ao longo do crescimento bacteriano, levantámos a hipótese de que o ponto temporal escolhido para o RNA-seq (16 horas) pudesse coincidir com uma fase de esgotamento nutricional e consequentemente menor ativação de CodY. Para testar esta possibilidade, a expressão do gene codY foi avaliada ao longo das fases do crescimento, revelando níveis estáveis de transcrição, não influenciados por suplementação nutricional. Além disso, observamos variações genéticas inerentes entre replicas cultivadas sob condições idênticas, sugerindo heterogeneidade na expressão genética dentro da população bacteriana. Finalmente, a análise in silico dos motivos de ligação do CodY sugere que a regulação através dessa proteína pode envolver sequências não canônicas, apontando para mecanismos alternativo de controlo transcricional. Esses resultados contribuem para uma compreensão inicial sobre o papel de CodY em S. epidermidis.
Staphylococcus epidermidis, uma bactéria comensal da pele e membranas mucosas humanas, é atualmente reconhecida como um agente patogénico oportunista causador de infeções nosocomiais. Dada a sua crescente relevância clínica, torna-se cada vez mais importante estudar e compreender os mecanismos genéticos por detrás da sua capacidade infeciosa. CodY, um regulador global presente em muitas bactérias gram-positivas, foi anteriormente identificado como um possível regulador da expressão de fatores de virulência em S. epidermidis. Neste contexto, realizamos uma análise comparativa da expressão genética na ausência (estipe mutante para o gene codY) e presença (estirpe selvagem) desse regulador, com o objetivo de investigar a sua função na regulação do metabolismo, nutrição e expressão de virulência desse microrganismo. Utilizando a tecnologia de sequenciação de RNA da Ilumina, identificamos 19 genes diferencialmente expressos: 18 reprimidos e 1 estimulado pelo CodY, quando comparado o mutante com o tipo selvagem. Este número reduzido de genes diferencialmente expressos, aliado à predominância de genes repremidos, contrariou as nossas expectativas iniciais e motivou a explorar possíveis explicações. Sabendo que a atividade de CodY é modulada pelos níveis intracelulares de aminoácidos de cadeia ramificada (BCAAs) e GTP, metabolitos que variam ao longo do crescimento bacteriano, levantámos a hipótese de que o ponto temporal escolhido para o RNA-seq (16 horas) pudesse coincidir com uma fase de esgotamento nutricional e consequentemente menor ativação de CodY. Para testar esta possibilidade, a expressão do gene codY foi avaliada ao longo das fases do crescimento, revelando níveis estáveis de transcrição, não influenciados por suplementação nutricional. Além disso, observamos variações genéticas inerentes entre replicas cultivadas sob condições idênticas, sugerindo heterogeneidade na expressão genética dentro da população bacteriana. Finalmente, a análise in silico dos motivos de ligação do CodY sugere que a regulação através dessa proteína pode envolver sequências não canônicas, apontando para mecanismos alternativo de controlo transcricional. Esses resultados contribuem para uma compreensão inicial sobre o papel de CodY em S. epidermidis.
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Palavras-chave
codY Staphylococcus epidermidis Gene expression Transcriptomics RNA-seq Expressão genética Transcriptómica
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