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The role of Tir, EspA, and NleB in the colonization of cattle by Shiga toxin producing Escherichia coli O26:H11

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Abstract:

Shiga toxin producing Escherichia coli (STEC) O26:H11 is an enteric pathogen capable of causing severe hemorrhagic colitis that can lead to hemolytic uremic syndrome. This organism is able to colonize cattle and human intestinal epithelial cells by secreting effectors via a type III secretion system (T3SS). In this investigation, we examined the role of 2 effectors, Tir and NleB, and the structural translocator component EspA in the adherence of STEC to epithelial cells and in the colonization of cattle. Isogenic deletion mutants were constructed and using microscopy and flow cytometry compared to the wild-type strain in their ability to adhere to HEp-2 cells. A competitive assay was also used to measure the capacity of the mutants to colonize the intestinal tract of cattle, where both the mutant and the parental strains were introduced orally at the same time. Genomic DNA was extracted from enriched fecal samples collected at various time points, and quantitative real-time PCR was used to quantify bacteria. A significant reduction in fecal shedding was observed, and adherence to HEp-2 cells was decreased for the tir and espA mutants. Deletion of the nleB gene did not have a significant effect on the adherence of HEp-2 cells; however, in an in vivo model, it strongly reduced the ability of STEC O26:H11 to colonize the bovine intestinal tract.

La souche d’Escherichia coli productrice de la toxine Shiga (STEC) O26:H11 est un pathogène entérique qui cause des colites hémorragiques sévères pouvant conduire à un syndrome urémique hémolytique. Cet organisme est capable de coloniser les cellules épithéliales intestinales bovines et humaines par l’intermédiaire du système de sécrétion de type III (T3SS). Dans cette recherche, nous avons examiné le rôle de 2 effecteurs, Tir et NleB, ainsi que de la composante structurelle EspA du translocateur, sur l’adhérence aux cellules épithéliales et la colonisation chez le bovin. Des mutants de délétion isogéniques ont été construits et leur propriété d’adhérence aux cellules HEp-2 a été comparée à celle de la souche sauvage par microscopie et cytométrie de flux. Un essai de compétition a aussi été réalisé pour mesurer la capacité des mutants à coloniser le tractus intestinal du bovin, alors que les souches parentale et mutantes ont été introduites oralement simultanément. L’ADN génomique a été extrait d’échantillons enrichis de fèces récoltés à différentes périodes de temps et une PCR quantitative en temps réel a été utilisée pour quantifier les bactéries. Une réduction significative de libération dans les fèces a été observée chez les mutants tir et espA, et leur adhérence aux cellules HEp-2 était aussi diminuée. La délétion du gène nleB n’a pas eu d’effet significatif sur l’adhérence aux cellules HEp-2; cependant, dans un modèle in vivo, elle réduisait fortement la capacité des cellules STEC O26:H11 à coloniser le tractus intestinal du bovin.

Document Type: Research Article

Publication date: September 1, 2010

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  • Published since 1954, this monthly journal contains new research in the field of microbiology including applied microbiology and biotechnology; microbial structure and function; fungi and other eucaryotic protists; infection and immunity; microbial ecology; physiology, metabolism and enzymology; and virology, genetics, and molecular biology. It also publishes review articles and notes on an occasional basis, contributed by recognized scientists worldwide.
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nrc/cjm/2010/00000056/00000009/art00004
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