Identification of Burkholderia Pseudomallei RpoS regulated genes and operons involved in the hydrogen peroxide stress response

Abstract

B. pseudomallei, a pathogenic bacterium, causes melioidosis. This organism can survive in eukaryotic host cells by escaping oxidative stress, via the regulation of RpoS sigma factor. In this study, we have further characterized the RpoS-dependent oxidative stress response system using comparative proteomics analysis. Alterations in the proteomic profiles of B. pseudomallei wild-type and rpoS mutant strains exposed to hydrogen peroxide were analyzed. Using stringent criteria, the high confidence 176 hydrogen peroxide responsive proteins were identified, which were divided as 13 proteins from 2D-gels MALDI-TOF MS/MS and 163 proteins from 1D-gels LC MS/MS. A total of 26 proteins were discovered to be determined by the RpoS sigma factor. ScoA, which functions together with ScoB as a subunit of SCOT enzyme in lipid metabolism, was found to be regulated by RpoS and significantly downregulated after hydrogen peroxide treatment. ScoA and ScoB have been predicted to organize as an operon using computational methods, and we have confirmed that they are indeed co-transcribed as single mRNA using RT-PCR and time-series gene expression data. Our study is the first to identify a role of RpoS in the down-regulation of SCOT expression in response to oxidative stress in B. pseudomallei.

B. pseudomallei คือแบคทีเรียก่อโรคอันเป็นสาเหตุของโรค melioidosis ซึ่งแบคทีเรียชนิดนี้สามารถหลบหนีจากสภาวะเครียดจาก oxidative ทาให้สามารถดารงชีวิตในเซลล์เหยื่อได้ ในการศึกษานี้เราได้ศึกษาถึงระบบการตอบสนองต่อสภาวะเครียดจาก ไฮโดรเจน เปอออกไซด์ ของ B. pseudomallei อันถูกควบคุมโดย RpoS ด้วยวิธีวิเคราะห์เปรียบเทียบการแสดงออกโปรตีนเชิง proteomics โดยวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงการแสดงออกของโปรตีนเมื่อถูกกระตุ้นโดยไฮโดรเจน เปอร์ออกไซด์ใน B. pseudomallei สายพันธุ์ wild-type และ RpoS mutant ซึ่งพบว่า 176 โปรตีนตอบสนองต่อสภาวะเครียดจาก ไฮโดรเจน เปอออกไซด์ โดย 13 โปรตีนถูกวินิจฉัยโดยวิธีการ 2D-gels MALDI-TOF MS/MS และ 163 โปรตีนโดยวิธีการ 1D-gels LC MS/MS ซึ่งในจานวนนี้มี 26 โปรตีนถูกควบคุมโดย RpoS ทั้งนี้พบว่า ScoA ซึ่งเป็นหน่วยย่อยของเอนไซม์ SCOTร่วมกับหน่วยย่อย ScoB ในระบบ lipid metabolism อยู่ภายใต้การควบคุมของ RpoS และมีการลดการแสดงออกของโปรตีนอย่างมีนัยสาคัญหลังจากโดนกระตุ้นโดย ไฮโดรเจน เปอออกไซด์ ทั้งนี้ ScoA และ ScoB ได้รับการพยากรณ์โดยกระบวนการทาง computational ว่ามีการจัดการยีนแบบ operon ซึ่งข้อมูลนี้ได้รับยืนยันโดยการทดสอบ RT-PCR และโดยข้อมูลการแสดงออกของยีนตามห้วงเวลา นี่เป็นครั้งแรกที่มีการรายงานถึงบทบาทของ RpoS ในการลดการแสดงออกของเอนไซม์ SCOT เพื่อตอบสนองต่อสภาวะเครียดจาก ไฮโดรเจน เปอออกไซด์ ใน B. pseudomallei