Effects of RNase III rncS Gene Deletion on Stress Response, Biofilm Formation and Virulence of Listeria monocytogenes

Listeria monocytogenes’in RNase III rncS Geninin Silinmesinin Stres Tepkisi, Biyofilm Oluşumu ve Virülansı Üzerine Etkileri

Lixia WANG,Mengfan QIAO,Qingling MENG,Jun QIAO,Yehui WU,Jing GUO,Xifeng WANG,Jie LI,Xingxing ZHANG,Xuepeng CAI

Özet

The ribonuclease III (RNase III) is an important enzyme system that regulates non-coding RNA (ncRNA) levels. In this study, LM-ΔrncS gene deletion strain was investigated by gene overlap extension PCR (SOE-PCR) and homologous recombination techniques. The environmental stress response, biofilm formation and virulence were determined and compared between the deletion strain LM-ΔrncS and the parental strain LM EGD-e. When compared with LM EGD-e, the adaptability of LM-ΔrncS was significantly reduced (P<0.05) under the stress of 30°C/42°C, pH 9, 5% NaCl, 3.8% ethanol and 0.1% H2O2. Biofilm formation ability of LM-ΔrncS was significantly lower (P<0.05) than that of LM EGD-e. In LM-ΔrncS, the transcription levels of ncRNA SreA and SbrA genes were significantly decreased (P<0.05). The adhesion rate and invasion rate of LM-ΔrncS in RAW264.7 cells were significantly lower (P<0.01) than those of LM EGD-e, and the survival and proliferation of LM-ΔrncS in RAW264.7 cells were also significantly decreased (P<0.05). Moreover, the transcription levels of InlA, hly, prfA and SigmaB gene were significantly lower (P<0.05) than those of LM EGD-e. LD50 of LD-ΔrncS in BALB/c mice was increased by 1.49 logarithmic orders, and the survival time of the mice was significantly prolonged when compared with LM EGD-e. In addition, the bacterial load in the liver and spleen was markedly decreased, and its pathological damage was also reduced. This study confirmed that RNase III RncS is involved in the regulation of environmental stress response, biofilm formation and virulence in LMd.

Abstract

Ribonükleaz III (RNase III), kodlama yapmayan RNA (ncRNA) seviyelerini düzenleyen önemli bir enzim sistemidir. Bu çalışmada, LM-ΔrncS gen silme suşu, gen örtüşme uzatma PCR (SOE-PCR) ve homolog rekombinasyon teknikleri ile incelendi. Çevresel stres tepkisi, biyofilm oluşumu ve virülans düzeyi belirlenerek silme suşu LM-ΔrncS ile ana suş LM EGD-e karşılaştırıldı. LM EGD-e ile karşılaştırıldığında, LM-ΔrncS’nin adapte olabilirliği 30°C/42°C, pH 9, %5 NaCl, %3.8 etanol ve %0.1 H202 stresi altında önemli ölçüde azaldı (P<0.05). LM-ΔrncS’nin biyofilm oluşturma kabiliyeti, LM EGD-e’ninkinden anlamlı olarak daha düşüktü (P<0.05). LM-ΔrncS’de, ncRNA SreA ve SbrA genlerinin transkripsiyon seviyeleri anlamlı derecede azaldı (P<0.05). RAW264.7 hücrelerinde LM-ΔrncS’nin adezyon ve invazyon oranı LM EGD-e’ninkinden anlamlı olarak daha düşüktü (P<0.01) ve RAW264.7 hücrelerinde LM-ΔrncS’nin hayatta kalması ve çoğalması da önemli ölçüde azaldı (P<0.05). Bunun yanısıra, InlA, hly, prfA ve SigmaB genlerinin transkripsiyon seviyeleri LM EGD-e’ninkinden anlamlı derecede düşüktü (P<0.05). BALB/c farelerinde LD-ΔrncS’nin LD50’si 1.49 logaritmik düzende arttırıldı ve farelerin hayatta kalma süresi LM EGD-e ile karşılaştırıldığında önemli ölçüde uzadı. Ek olarak, karaciğer ve dalaktaki bakteri yükü ve patolojik hasar da belirgin şekilde azaldı. Bu çalışma, RNase III RncS’nin LM’deki çevresel stres tepkisi, biyofilm oluşumu ve virülansın düzenlenmesinde rol oynadığını doğruladı.