Virulence Outcomes Pertaining to Streptococcus mutans’ Social Interactions

与变形链球菌社会互动相关的毒力结果

基本信息

项目摘要

PROJECT SUMMARY       Dental caries is the most prevalent chronic disease in both children and adults, affecting 80–90% of the  world population3.4. The bacterium, Streptococcus mutans, is the primary causative agent of this disease and is  frequently found together with Streptococcus sobrinus in situations of more severe dental caries12,18,19. While  many of the virulence factors contributing to the cariogenicty of S. mutans have been well studied, the  mechanisms that regulate virulence gene expression has received less attention. Understanding the  mechanisms by which S. mutans regulates its virulence are critical for developing therapeutic approaches to  mitigate dental caries. Many bacteria, including streptococci, are known to regulate gene expression through a  cell-­to-­cell communication mechanism called quorum sensing (QS) 21. Previous work by our lab has  demonstrated that Rgg-­type QS pathways regulate biofilm formation and virulence expression in  Streptococcus pyogenes and genetic competence in S. mutans 26, 35. We have identified additional Rgg  pathways in S. mutans and our preliminary data has identified putative virulence genes controlled by each Rgg  thereby providing insight on the biological function of Rgg QS circuits. Moreover, the virulence of S. mutans  may also be influenced through interactions with S. sobrinus. The current proposal will explore the  mechanisms by which S. mutans regulates gene expression alone and in the presence of S. sobrinus. The  central hypothesis of this proposal is that virulence gene expression by S. mutans is modulated  through Rgg-­mediated QS pathways and through its interaction with S. sobrinus. The specific aims of  this research are (1) Describe regulatory function and chemical signaling for Rgg paralogs in S. mutans. (2)   Characterize the synergistic effects of S. mutans and S. sobrinus interaction. To elucidate the functional roles  of each Rgg regulon, we will perform a series of phenotypic experiments, each of which exploits a virulence  trait suggested by our preliminary data, on rgg deletion mutants. We will then analyze the genome-­wide  expression profile of each mutant using RNA-­seq to determine gene networks underpinning the phenotypes  observed and to identify additional transcriptional targets of each Rgg. The influence of S. sobrinus on S.  mutans’ gene expression will also be assessed. We will preform RNA-­seq on dual-­species biofilms of S.  mutans and S. sobrinus to determine the influence of this interaction on gene expression. Genetic pathways  showing differential expression will be top candidates that contribute to interspecies interaction, and mutants of  these pathways will be generated and tested for their contribution to virulence. It is anticipated that this  research will delineate critical aspects of S. mutans pathogenesis that will help improve strategies of  prevention and treatment of dental caries. This research is also an important step in achieving the long-­term  goal of defining the intra-­ and interspecies QS mechanisms that modulate virulence in S. mutans, and how  these processes contribute to disease pathogenesis.
项目摘要 龋齿是儿童和成人最普遍的慢性疾病 世界人口3.4。 经常与更严重的牙齿蛋白链球菌一起发现。12,18,19 许多导致突变链球菌的病毒因素已经得到很好的研究 常规病毒基因表达的机制较少。 S. mutans的机制对开发的治疗方法至关重要的机制至关重要 缓解龋齿。 细胞到细胞通信机制称为Quorum Sensing(QS)21。我们实验室的先前工作已有 证明RGG型QS途径调节生物膜形成和病毒性表达 链球菌链球菌和遗传costics。utans26,35。我们已经确定了地址RGG 链球菌中的途径和我们的初步数据已经确定了每个RGG控制的假定病毒基因 可以洞悉RGG QS电路的生物学功能。 也可以通过与S. sobrinus的相互作用来影响。 S. mutans单独调节基因表达并在存在的机制中 中心假设是,链球菌的病毒性基因表达是模块化的 通过RGG介导的QS途径,尽管与S. sobrins相互作用。 这项研究是(1)S。Mutans中RGG旁系同源物的描述调节功能和化学信号。 表征链球菌和Sobinus相互作用的协同作用。 在每个RGG调节中,我们将执行一系列表型实验,每个实验都利用了毒力 我们的初步数据提出的特征是在RGG缺失突变体上。 使用RNA-Seq的每个突变体的表达曲线来确定表型的基因基因网络 观察并确定每个RGG的其他转录靶标。 Mutans的基因表达也将被评估。 突变和s骨确定相互作用对基因表达的影响 显示差异表达将是有助于种间相互作用的最高候选物 这些途径将被生成并测试其贡献。 研究将描述S. Mutans发病机理的关键方面,即地狱有助于改善策略 预防和龋齿的知识也是实现长期的重要一步 定义种类内和间隔的QS机制,该QS机制将模块化在S. mutans中,以及如何 这些过程构成了促酶的发病机理。

项目成果

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