Hvordan trenger sårbakterier gjennom laksens hudbarriere?

Transkript

1 Hvordan trenger sårbakterier gjennom laksens hudbarriere? Gustav Vaaje-Kolstad Akvakulturseminar, 17. desember 2015, Vitenparken Norwegian University of Life Sciences 1

2 Kitinnedrytning GH18 GH20 LPMO10 GH18 GH18 Norwegian University of Life Sciences 2

3 GH18 og LPMO10s er også virulensfaktorer (!) med ukjent aktivitet. Menneskepatogener BACTERIUM GH18 LPMO10 OBSERVATION, PROPOSED ROLE AND REFERENCES Pseudomonas aeruginosa Y(1) Y(1) Heavily secreted upon infection. The bacterium cannot metabolize chitin. LPMO suggested to aid in adhesion [4, 6-9]. Chitinase induced by mucus [20]. Vibrio cholerae Y(4) Y(1) Protein adheres to cell surfaces containing mucin; promotes bacterial adhesion. Suggested to mediate bacterial adhesion to cell surfaces [10-13]. Yersinia enterocolitica N Y (1) LPMO is secreted by type II secretion system. Suggested to be involved in cell adhesion, pathogenicity [21]. Listeria monocytogenes Y (2) Y(1) LPMO enables virulence via bloodstream infection. Proposed to aid infection, host cell surface alteration [15]. Chitinase suggested to suppress host immune system [16]. Enterococcus faecalis Y(3) Y(1) Upregulated when bacterium grows in virulence inducing conditions (blood and urine), but function is unknown [22, 23]. Legionella pneumophila Y(2) Y(1) Chitinases are secreted by type II secretion system and promote bacterial persistence in lungs [24]. Escherichia coli Y (1) N Chitinase mediates binding of bacterium to epithelial cells [25]. Fiskepatogener BACTERIUM GH18 LPMO10 OBSERVATION, PROPOSED ROLE AND REFERENCES Aliivibrio salmonicida Y(1) Y(2) Identified by genome sequencing, function unknown. Virulent strain cannot metabolize chitin [5]. Aeromonas salmonicida Y(1) Y(1) All chitinase and the LPMO were detected as a major secreted proteins from a virulent strain and suggested to be virulence factors [33]. Vibrio anguillarum Y (5) Y (1) Identified by genome sequencing, chitinases are secreted [34]. Moritella viscosa N Y (1) Identified by genome sequencing, function unknown Aliivibrio wodanis Y (2) Y (1) Identified by genome sequencing, function unknown Tenacibaculum sp. Y Y Identified by genome sequencing, function unknown Norwegian University of Life Sciences 3

4 LPMO10s og GH18s fra menneskepatogener GbpA Listeria monocytogenes Paspaliari D, Loose JSM et al (2014) FEBS J LmLPMO10 er et aktivt enzym, men er ikke sekretert når kitin er tilstede Vibrio cholerae GbpA er en aktiv LPMO10 Loose JSM et al. (2014) FEBS Lett GbpA er koblet til kobling av bakterier til overflater/ mukus UiO samarbeid LmLPMO10 virulence factor Norwegian University of Life Sciences 4

5 Aliivibrio salmonicida perfekt for studier av LPMO10s og GH18 Har en GH18 og to LPMO10s Genomet bærer preg av å være tilpasset livsstilen til en vertsspesifikk patogen Dette illustreres godt for evnen til å «spise» kitin Kan ikke vokse på kitin eller GlcNAc..men har bevart sine gener som koder for GH18 og LPMO10 enzymer. H. Winter-Larsen Hjerde et al 2008, BMC Genomics Norwegian University of Life Sciences 5

6 Hvilke spørsmål ønsker vi å besvare? Hvordan trenger sårbakterier gjennom hudbarrieren? Hvilke bakterier forekommer på hudoverflaten? Hvordan fester bakterier seg til laksehuden? Hvordan skjuler bakteriene seg fra det mukosale immunforsvaret? Hva er rollen til mukus? Hvilke enzymatiske verktøy bruker bakteriene? Lakshuden en beskyttende barriere, et habitat for kommensale bakterier (?) og en inngangsport for sårbakterier.? Tverrsnitt av laksehuden Mukus: MUCINER, antistoffer, antimikrobielle peptider, enzymer++ Epidermis Dermis Skjell?? GH18 Norwegian University of Life Sciences 6

7 Hvilke bakterier forekommer på hudoverflaten? Giuisi Minniti, PhD student og samarbeid med Nofima Ås (S.M. Jørgensen et al) og Phil Pope (IKBM) Diversitetsanalyse (16s rrna amplicon analyse) Proteiner i hudmukus - Ekstremt få bakterielle proteiner - Noen bakterier vokser godt i mukuset Norwegian University of Life Sciences 7

8 Nytt FRIMEDBIO prosjekt Discovering new functions of carbohydrate-active enzymes to unravel novel mechanisms of bacterial virulence LPMOer og GH18er er involvert i virulens hvilke roller spiller de? Endring av vertens glykom (mucus? mucin? antistoffer? reseptorer?) Vi vil også se etter andre proteiner koblet til vertsassosiasjon/gjennomtrenging. PhD: molekylærbiologi/mikrobiologi/proteomikk/ in vivo forsøk Post doc: enzymologi/proteomikk/glykobiologi Samarbeid med H. Sørum (MatInf, NMBU) og J.Gardner (Uni. Maryland) Norwegian University of Life Sciences 8

9 Prosjekter og mål PROSJEKTER Nye virulensmekanismer (FRIMEDBIO) Prosjektleder: GVK, Partner: Sørum (MatInf) & Gardner (Maryland) Laksehudmikrobiomet og -proteomet (Institutt PhD) Prosjektleder: GVK, Partner: Pope (IKBM), Jørgensen (Nofima), Takle (Marine Harvest) Viktigheten av SAV-glykosylering for virulens (Institutt PhD) Prosjektleder: E. Rimstad (MatInf). Partner: GVK. MÅL FOR FORSKNINGEN Få dypere innsikt i hvilke mekanismer bakterier bruker for å feste seg til og trenge gjennom laksehuden (overførbart til humanpatogener). Bidra til kompetanseøkning i oppdrettsnæringen og gi ideer til hvordan bakterierelaterte (og virus) problemer kan løses. Godt samarbeid med Nofima (SM Jørgensen) Søkte HAVBRUK2 om målrettet prosjekt mot hudbarrierehelse/ dynamikk, men ikke suksess i år. Norwegian University of Life Sciences 9