Les salmonelles sont des agents pathogènes d’origine alimentaire qui infectent des millions de personnes chaque année. Pour ce faire, ces bactéries dépendent d’un réseau complexe de gènes et de produits géniques qui leur permettent de détecter les conditions environnementales. Dans un nouvel article, des chercheurs ont étudié le rôle des petits ARN qui aident Salmonella à exprimer leurs gènes de virulence.
Les bactéries infectent les humains en envahissant d’abord les cellules de l’intestin à l’aide d’une structure en forme d’aiguille, appelée système de sécrétion de type 3. Cette structure injecte des protéines directement dans les cellules, déclenchant une cascade de changements qui provoquent une inflammation et finalement une diarrhée. Les gènes qui codent ce système, ainsi que d’autres gènes nécessaires à l’invasion, se trouvent sur une région de l’ADN connue sous le nom d’îlot de pathogénicité de Salmonella 1.
« SPI-1 doit être bien contrôlé », a déclaré Sabrina Abdulla, étudiante diplômée du laboratoire Vanderpool et première auteure de l’étude. « Si l’appareil à aiguille du système de sécrétion de type 3 n’est pas fabriqué, Salmonella ne peut pas provoquer d’infection, et si une trop grande partie de l’appareil à aiguille est fabriquée, cela rend Salmonella malade. »
SPI-1 est contrôlé par un vaste réseau réglementaire. Premièrement, trois facteurs de transcription : HilD, HilC et RtsA, contrôlent tous leur propre expression d’ADN et celle des autres. Ils activent également un autre facteur de transcription, HilA, qui active le reste des gènes SPI-1. Si ce n’est pas assez compliqué, SPI-1 doit également détecter une variété de signaux environnementaux et ajuster l’expression de ses gènes afin d’infecter son hôte.
« Nous savons depuis longtemps qu’il existe de nombreux facteurs environnementaux qui alimentent la régulation des gènes chez Salmonella. Cependant, nous ne savions pas comment. C’est à ce moment-là que les chercheurs ont commencé à étudier les petits ARN », a déclaré Abdulla.
Les petits ARN jouent un rôle crucial dans la détermination du fonctionnement des gènes dans les cellules bactériennes. En règle générale, ces molécules interagissent soit avec les protéines, soit avec l’ARNm, qui porte les instructions pour la fabrication des protéines. En conséquence, les ARNs affectent une variété de fonctions bactériennes, y compris la virulence et les réponses à l’environnement.
Dans cet article, les chercheurs ont examiné les ARNs qui régulent l’ARNm hilD, en particulier une séquence sur l’ARNm appelée région 3′ non traduite, une partie de l’ARNm non impliquée dans la fabrication de la protéine HilD. Chez les bactéries, les 3′ UTR ont généralement une longueur de 50 à 100 nucléotides. Cependant, l’UTR 3′ de l’ARNm hilD avait une longueur de 300 nucléotides.
« Le point de départ de mon travail a été l’observation que lorsque nous avons supprimé le 3′ UTR, l’expression du gène hilD a été multipliée par 60 », a déclaré Abdulla. « Nous avons alors décidé de rechercher des ARNs susceptibles d’interagir avec cette région. »
Les chercheurs ont déterminé que bien que les ARNs Spot 42 et SdsR puissent tous deux cibler l’UTR 3′, ils le font dans des régions différentes. « Ce résultat suggère que l’ensemble de l’UTR 3′ est important pour la régulation », a déclaré Abdulla. « Nous avons montré que les ARNs stabilisent l’ARNm hilD et le protègent de la dégradation. »
« De telles UTR 3′ longues n’ont pas été bien étudiées. Avec plus de recherche génomique, les gens réalisent de plus en plus que ces régions plus longues existent et qu’elles sont importantes pour la régulation », a déclaré Abdulla.
À l’aide de souris, les chercheurs ont également examiné si Spot 42 et SdsR pouvaient affecter la façon dont Salmonella provoque des infections. Ils ont effectué des tests de compétition chez la souris, où ils ont introduit des bactéries mutantes dépourvues des ARNs et des bactéries contenant les ARNs, pour voir quelles souches survivent et provoquent une infection. « Nous avons constaté que lorsque les ARNs sont supprimés, les bactéries ne peuvent pas survivre dans l’hôte. Nous avons également montré que les ARNs jouent un rôle en aidant SPI-1 à envahir les cellules hôtes », a déclaré Abdulla.
« Maintenant que nous savons que les ARNs jouent un rôle important dans le contrôle de SPI-1 par leurs effets régulateurs sur le hilD 3′ UTR, nous souhaitons étendre nos études dans deux directions. Nous aimerions mieux comprendre comment, au niveau moléculaire niveau, les ARNs influencent les niveaux d’ARNm hilD. Nous aimerions également mieux comprendre comment les ARNs participent à la régulation de l’expression d’autres gènes SPI-1 importants », a déclaré Cari Vanderpool (MME/IGOH), professeur de microbiologie.
L’étude « Les petits ARN activent l’îlot 1 de pathogénicité de Salmonella en modulant la stabilité de l’ARNm via l’UTR hilD mRNA 3′ » a été publiée dans le Journal de bactériologie.
Plus d’information:
Sabrina Z. Abdulla et al, Les petits ARN activent l’île de pathogénicité de la salmonelle 1 en modulant la stabilité de l’ARNm à travers la région non traduite de l’ARNm hilD 3 ‘, Journal de bactériologie (2022). DOI : 10.1128/jb.00333-22