Plasmid manipulation of bacterial gene regulatory networks

细菌基因调控网络的质粒操作

基本信息

  • 批准号:
    BB/R014884/2
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 31.72万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Research Grant
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2020 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Genome sequencing has revealed that bacteria frequently exchange genes between species, speeding-up evolution by allowing it to proceed by big leaps rather than just the gradual accumulation of small changes. Genes often pass from one bacterial cell to another on circular pieces of DNA called plasmids. Acquiring a plasmid is typically costly to a bacterial cell. However, little is currently known about the causes of these fitness costs. One possible cause of fitness costs is that plasmids often carry genes that interfere with the switching on / off of bacterial genes causing these genes to be expressed at the wrong times. In the proposal, we investigate a common plant-associated bacterium, Pseudomonas fluorescens, where gaining a plasmid switches on around 20% of bacterial genes. Our preliminary data links this gene disruption to a widespread global regulatory pathway, Gac/Rsm, which controls the switch between chronic, biofilm-forming lifestyles and acute virulent states in many different bacterial species. This raises the intriguing possibility that plasmid-acquisition may reprogram the Gac/Rsm pathway, impacting key virulence- and competition-related behaviours in diverse bacterial species, including important human and plant pathogens. In this project, we will first unravel the molecular mechanism by which plasmids disrupt bacterial gene expression. Informed by the results of these experiments, we will examine the fitness costs and potential benefits of plasmid acquisition in complex plant-associated environments, and test whether the plasmid benefits from disrupting the Gac/Rsm pathway by boosting its rate of spread in bacterial populations growing on plants. These experiments will shed new light on a fundamental process in bacterial evolution, with relevance for understanding the sharing of genes encoding important functional traits (including antibiotic resistance) in natural communities.
基因组测序表明,细菌经常在物种之间交换基因,从而通过允许大飞跃进行而不仅仅是小变化的逐渐积累来加速进化。基因通常在称为质粒的圆形DNA上从一个细菌细胞传播到另一个细胞。获取质粒通常对细菌细胞成本高昂。但是,目前对这些健身成本的原因知之甚少。适应性成本的一个可能原因是,质粒通常携带基因,这些基因会干扰细菌基因的打开 /关闭,从而导致这些基因在错误的时间表达。在该提案中,我们研究了一种常见的植物相关细菌Pseudomonas荧光菌,其中获得质粒的细菌基因的大约20%。我们的初步数据将该基因破坏与广泛的全球调节途径(GAC/RSM)联系起来,该途径控制着许多不同细菌物种中慢性,生物膜形成的生活方式与急性毒性状态之间的切换。这提出了一种有趣的可能性,即质粒的进食可能会重新编程GAC/RSM途径,从而影响各种细菌物种(包括重要的人类和植物病原体)的关键毒力和与竞争相关的行为。在这个项目中,我们将首先阐明质粒破坏细菌基因表达的分子机制。在这些实验的结果中,我们将研究复杂植物相关环境中质粒获取的健身成本和潜在的收益,并通过提高其在植物上生长的细菌种群中的质量来促进其在植物种群中的扩散率来破坏GAC/RSM途径。这些实验将为细菌进化的基本过程提供新的启示,与理解编码自然社区中重要功能性状(包括抗生素抗性)的基因的共享相关。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Plasmids manipulate bacterial behaviour through translational regulatory crosstalk.
  • DOI:
    10.1371/journal.pbio.3001988
  • 发表时间:
    2023-02
  • 期刊:
  • 影响因子:
    9.8
  • 作者:
    Thompson, Catriona M. A.;Hall, James P. J.;Chandra, Govind M.;Martins, Carlo;Saalbach, Gerhard H.;Panturat, Supakan;Bird, Susannah M.;Ford, Samuel W.;Little, Richard H. A.;Piazza, Ainelen G.;Harrison, Ellie;Jackson, Robert W.;Brockhurst, Michael A.;Malone, Jacob G.
  • 通讯作者:
    Malone, Jacob G.
Why do plasmids manipulate the expression of bacterial phenotypes?
Compensatory mutations reducing the fitness cost of plasmid carriage occur in plant rhizosphere communities
植物根际群落中发生降低质粒携带适应性成本的补偿性突变
  • DOI:
    10.1101/2022.08.01.502293
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Bird S
  • 通讯作者:
    Bird S
Compensatory mutations reducing the fitness cost of plasmid carriage occur in plant rhizosphere communities.
  • DOI:
    10.1093/femsec/fiad027
  • 发表时间:
    2023-03-23
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.2
  • 作者:
    Bird, Susannah M.;Ford, Samuel;Thompson, Catriona M. A.;Little, Richard;Hall, James P. J.;Jackson, Robert W.;Malone, Jacob;Harrison, Ellie;Brockhurst, Michael A.
  • 通讯作者:
    Brockhurst, Michael A.
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  • 通讯作者:
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