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The role of AJB35136 and fdtA genes in biofilm formation by avian pathogenic Escherichia coli

Die Rolle von AJB35136- und fdtA-Genen bei der Biofilmbildung von aviären pathogenen Escherichia coli

  • Background Infections caused by avian pathogenic Escherichia coli (APEC) result in significant economic losses in poultry industry. APEC strains are known to form biofilms in various conditions allowing them to thrive even under harsh and nutrient-deficient conditions on different surfaces, and this ability enables them to evade chemical and biological eradication methods. Despite knowing the whole genome sequences of various APEC isolates, little has been reported regarding their biofilm-associated genes. A random transposon mutant library of the wild-type APEC IMT 5155 comprising 1,300 mutants was analyzed for biofilm formation under nutrient deprived conditions using Videoscan technology coupled with fluorescence microscopy. Seven transposon mutants were found to have reproducibly and significantly altered biofilm formation and their mutated genes were identified by arbitrary PCR and DNA sequencing. The intact genes were acquired from the wild-type strain, cloned in pACYC177 plasmid and transformed into the respective alteredBackground Infections caused by avian pathogenic Escherichia coli (APEC) result in significant economic losses in poultry industry. APEC strains are known to form biofilms in various conditions allowing them to thrive even under harsh and nutrient-deficient conditions on different surfaces, and this ability enables them to evade chemical and biological eradication methods. Despite knowing the whole genome sequences of various APEC isolates, little has been reported regarding their biofilm-associated genes. A random transposon mutant library of the wild-type APEC IMT 5155 comprising 1,300 mutants was analyzed for biofilm formation under nutrient deprived conditions using Videoscan technology coupled with fluorescence microscopy. Seven transposon mutants were found to have reproducibly and significantly altered biofilm formation and their mutated genes were identified by arbitrary PCR and DNA sequencing. The intact genes were acquired from the wild-type strain, cloned in pACYC177 plasmid and transformed into the respective altered biofilm forming transposon mutants, and the biofilm formation was checked in comparison to the wild type and mutant strains under the same conditions. Results In this study, we report seven genes i.e., nhaA, fdeC, yjhB, lysU, ecpR, AJB35136 and fdtA of APEC with significant contribution to biofilm formation. Reintroduction of AJB35136 and fdtA, reversed the altered phenotype proving that a significant role being played by these two O-antigen related genes in APEC biofilm formation. Presence of these seven genes across nonpathogenic E. coli and APEC genomes was also analyzed showing that they are more prevalent in the latter.show moreshow less
  • Hintergrund Infektionen, die durch aviäre pathogene Escherichia coli (APEC) verursacht werden, führen zu erheblichen wirtschaftlichen Verlusten in der Geflügelindustrie. Es ist bekannt, dass APEC-Stämme unter verschiedenen Bedingungen Biofilme bilden, die es ihnen ermöglichen, selbst unter rauen und nährstoffarmen Bedingungen auf verschiedenen Oberflächen zu gedeihen. Diese Fähigkeit ermöglicht es ihnen, sich chemischen und biologischen Eradikationsmethoden zu entziehen. Obwohl die gesamten Genomsequenzen verschiedener APEC-Isolate bekannt sind, wurde bisher nur wenig über ihre Biofilm-assoziierten Gene berichtet. Eine zufällige Transposon-Mutantenbibliothek des Wildtyps APEC IMT 5155, die 1.300 Mutanten umfasst, wurde mit Hilfe der Videoscan-Technologie in Verbindung mit Fluoreszenzmikroskopie auf Biofilmbildung unter nährstoffarmen Bedingungen untersucht. Bei sieben Transposon-Mutanten wurde eine reproduzierbare und signifikant veränderte Biofilmbildung festgestellt, und ihre mutierten Gene wurden durch willkürliche PCR undHintergrund Infektionen, die durch aviäre pathogene Escherichia coli (APEC) verursacht werden, führen zu erheblichen wirtschaftlichen Verlusten in der Geflügelindustrie. Es ist bekannt, dass APEC-Stämme unter verschiedenen Bedingungen Biofilme bilden, die es ihnen ermöglichen, selbst unter rauen und nährstoffarmen Bedingungen auf verschiedenen Oberflächen zu gedeihen. Diese Fähigkeit ermöglicht es ihnen, sich chemischen und biologischen Eradikationsmethoden zu entziehen. Obwohl die gesamten Genomsequenzen verschiedener APEC-Isolate bekannt sind, wurde bisher nur wenig über ihre Biofilm-assoziierten Gene berichtet. Eine zufällige Transposon-Mutantenbibliothek des Wildtyps APEC IMT 5155, die 1.300 Mutanten umfasst, wurde mit Hilfe der Videoscan-Technologie in Verbindung mit Fluoreszenzmikroskopie auf Biofilmbildung unter nährstoffarmen Bedingungen untersucht. Bei sieben Transposon-Mutanten wurde eine reproduzierbare und signifikant veränderte Biofilmbildung festgestellt, und ihre mutierten Gene wurden durch willkürliche PCR und DNA-Sequenzierung identifiziert. Die intakten Gene wurden dem Wildtyp-Stamm entnommen, in das pACYC177-Plasmid kloniert und in die jeweiligen veränderten biofilmbildenden Transposon-Mutanten transformiert, und die Biofilmbildung wurde im Vergleich zum Wildtyp und den mutierten Stämmen unter denselben Bedingungen überprüft. Ergebnisse In dieser Studie konnten wir sieben Gene, d.h. nhaA, fdeC, yjhB, lysU, ecpR, AJB35136 und fdtA von APEC mit einem signifikanten Beitrag zur Biofilmbildung nachweisen. Die Wiedereinführung von AJB35136 und fdtA kehrte den veränderten Phänotyp um, was beweist, dass diese beiden mit dem O-Antigen verbundenen Gene eine wichtige Rolle spielen.show moreshow less

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Metadaten
Author: Aamir AliORCiD, Muhammad Moman KhanORCiD, Rafal KolendaORCiD, Olugbenga Adekunie Olowe, Jörg Weinreich, Ganwu Li, Peter Schierack
DOI:https://doi.org/10.1186/s12917-023-03672-7
Document Type:Scientific article
Language:English
Year of Completion:2023
Release Date:2023/09/01
Tag:Genkomplementierung; Transposon-Mutanten
APEC; Biofilm; Complementation; Gene; Transposon mutant; VideoScan
GND Keyword:Geflügelkrankheit; Escherichia coli; Biofilm; Komplementation; Transponson; Mutant
Fundername (not EU):Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) / Open-Access-Publikationskosten (2023 -2025) / 512881332
Fundername (not EU):Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) / 03IPT611X, 03PSZZF1A
Source:Erstveröffentlichung: Khan, M.M.; Ali, A.; Kolenda, R.; Olowe, O.A.; Weinreich, A.; Li, G.; Schierack, P.: The role of AJB35136 and fdtA genes in biofilm formation by avian pathogenic Escherichia coli. - BMC Veterinary Research 19, 126 (2023). - https://doi.org/10.1186/s12917-023-03672-7
Institutes:Fakultät 2 Umwelt und Naturwissenschaften / FG Multiparameterdiagnostik
Licence (German):Keine Lizenz vergeben. Es gilt das deutsche Urheberrecht.
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