title: Complex regulatory networks of virulence traits in Salmonella Typhimurium
Creators: name: Saleh, Doaa Mohamed Osama AbdulMonem
Publisher: name: Humboldt-Universität zu Berlin
Year: 2025
Subjects: subject: Salmonella
subject: Flagellen
subject: SPI-1
subject: T3SS
subject: HilD
subject: Adhäsine
subject: PMF
subject: Motilität
subject: Virulenz
subject: Invasion
subject: Crosstalk
subject: sRNAs
subject: RNA
subject: Stoffwechsel
subject: Transkriptom
subject: Regulation
subject: STnc4160
subject: RybD
subject: NanoLuc
subject: Salmonella
subject: Flagella
subject: SPI-1
subject: T3SS
subject: HilD
subject: Adhesins
subject: PMF
subject: Motility
subject: Virulence
subject: Invasion
subject: Crosstalk
subject: sRNAs
subject: RNA
subject: Metabolism
subject: Transcriptome
subject: Regulation
subject: STnc4160
subject: RybD
subject: NanoLuc
subject: Molekulare Mikrobiologie

description: Die Etablierung einer Infektion mit Salmonella Typhimurium (S. Typhimurium) ist das Ergebnis des Inputs verschiedener Virulenzfaktoren und genetischer Schaltkreise, die miteinander interagieren, um eine erfolgreiche Infektion und eine effiziente Ressourcennutzung sicherzustellen. Kleine (sRNAs) spielen eine wichtige Rolle, da sie schnell auf Umweltveränderungen reagieren und die Genexpression modulieren können. Im ersten Teil dieser Arbeit zeigen wir, dass die Überexpression von HilD, dem Masterregulator der Salmonella Pathogenitätsinsel 1 (SPI-1), zu einem Motilitätsdefekt von S. Typhimurium führt. Dieser Defekt steht im Zusammenhang mit der Expression von SPI-1-Virulenzgenen; dies führt zu einer Reduktion der protonenmotorischen Kraft (PMF), die wiederum für die Flagellenrotation notwendig ist. Zudem stellen wir eine Hochregulation mehrerer Adhäsine bei Überexpression von HilD fest. Die Kombination aus Erhöhter Expression von Adhäsinen und einer Reduktion der PMF ermöglicht es S. Typhimurium vermutlich, bei Erreichen der Invasionsstelle im Wirt die Motilität zu modulieren und das Andocken an das Darmepithel und die nachfolgende Injektion von Effektorproteinen zu erleichtern. Im zweiten Teil identifizierten wir mehrere in vivo differenziell regulierte sRNAs, die das virulenzassoziierte Typ-III-Sekretionssystem der SPI-1 (vT3SS-1) regulieren konnten. Weitergehende Untersuchungen der vielversprechendsten sRNAs ergaben Zielgene für STnc4160 und RybD. Diese Zielgene waren mit Stoffwechselprozessen, nicht jedoch mit regulatorischen oder strukturellen Komponenten des vT3SS-1 assoziiert. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass sRNAs Stoffwechselwege von S. Typhimurium in Reaktion auf die Umgebungsbedingungen im Wirt umprogrammieren; dies verschafft S. Typhimurium vermutlich einen Fitnessvorteil und erlaubt es, die residente Mikrobiota zu verdrängen. Zudem regulieren sRNAs vT3SS-1 und erleichtern die Invasion der Darmepithelien und die Etablierung der Infektion.
description: The establishment of a Salmonella Typhimurium (S. Typhimurium) infection results from an input from different virulence factors and genetic circuits. These crosstalk with each other to coordinate their efforts towards a successful infection and a wise use of resources. Other key players include small RNAs (sRNAs), which can quickly respond to environmental changes and modulate the gene expression accordingly. In the first part of this thesis, we show that the overexpression of HilD, the master regulator of the Salmonella pathogenicity island 1 (SPI-1), results in a motility defect in S. Typhimurium. This motility defect is related to SPI-1 virulence gene expression, which results in the dissipation of the proton motive force (PMF), which in turn is needed for powering the flagellar rotation. We also report the upregulation of several adhesins upon HilD overproduction. Thus, the combination of adhesins upregulation and PMF depletion likely helps S. Typhimurium to rapidly modulate motility upon reaching their target site inside the host and to facilitate the docking of bacteria to the surface of host intestinal epithelial cells and injection of effector proteins, subsequently. In the second part, we identified a number of in vivo differentially regulated sRNAs, which are able to regulate the virulence-associated type-III secretion system of SPI-1 (vT3SS-1). Further analyses of the promising sRNAs revealed a number of target genes for STnc4160 and RybD. The identified targets for both sRNAs were related to metabolic processes rather than to regulatory or structural components of the vT3SS-1. Our results suggest that sRNAs respond to the host environment by rewiring metabolic pathways of S. Typhimurium, which likely imparts a fitness advantage to it and enables it to outcompete the resident microbiota. Additionally, sRNAs can regulate vT3SS-1, thus modulating the invasion of intestinal epithelia by S. Typhimurium and accordingly the establishment of an infection.