Novel cytoskeletal mechanisms of pathogenic bacteria interactions with intestinal epithelium

病原菌与肠上皮相互作用的新细胞骨架机制

基本信息

项目摘要

ABSTRACT Intestinal Epithelial Cells (IEC) provide the first line of defense against enteric pathogenic bacteria. However bacterial pathogens developed different strategies to colonize intestinal epithelium causing severe gastrointestinal disorder. One strategy, used by ‘attaching and effacing’ bacteria (AEB), such as enteropathogenic E. coli (EPEC) and enterohemorrhagic E. coli (EHEC), involves bacterial adhesion to IEC without entering the host cells. The other strategy used by adherent Invasive E. coli (AIEC) or Salmonella results in bacterial internalization into IEC. These different colonization routes bear a key mechanistic similarity: they require rearrangements of the epithelial actin cytoskeleton to enable bacterial attachment and invasion. One important but understudied mechanism of pathogen-induced cytoskeletal remodeling involves a major actin cytoskeleton motor, non-muscle myosin II (NM-II). Our preliminary data demonstrate a striking dualism of NM-II-dependent regulation of bacterial-IEC interactions. Pharmacologic and genetic inhibition of NM-II increases AEB attachment to IEC, but inhibits AIEC invasion in vitro and in vivo. These contrasting roles of NM-II in IEC-bacterial interactions likely reflect exploiting two different NM II-dependent functions: its actin filament contractility and actin filament cross-linking activity, by different pathogens. This exciting data provides a scientific premise for the following innovative hypothesis: NM-II plays a dual role in regulating enteric pathogen interactions with intestinal epithelium by inhibiting AEB attachment to epithelial cells, but promoting epithelial entry of invading pathogenic bacteria. This hypothesis will be tested in the following Aims: (1) to determine the roles of NM-II in regulating intestinal epithelial cell interactions with attaching and effacing bacteria; (2) to dissect the mechanisms of NM-II-driven internalization of invading bacteria into intestinal epithelial cells. We will study EPEC, EHEC, AIEC and Salmonella colonization of model IEC cell lines, organoid-derived IEC monolayers in vitro and intestinal colonization by Citrobacter rodentium, AIEC and Salmonella in vivo. NM-II activity will be modulated by pharmacologic and genetic approaches. The genetic approach will target two major epithelial NM-II isoforms, NM-IIA and NM-IIC, by selectively downregulating their expression in human IEC using CRISPR/Cas9 gene editing and RNA interference. In vivo NM-II functions will be examined by using mice with either intestinal epithelial specific knockout of NM-IIA, or total knockout of NM-IIC. To determine which NM-II activity is essential for bacterial-IEC interactions, we will utilize IEC cells and transgenic mice expressing NM-IIA mutants deficient in either actin filament cross-linking, or filament contraction activities. Significance: the proposal will reveal novel insights into understanding how the intestinal epithelium controls pathogenic bacterial infections and will identify new targets for therapeutic interventions to treat diseases caused by enteric pathogens.
抽象的 肠上皮细胞 (IEC) 是抵御肠道致病菌的第一道防线。 细菌病原体发展出不同的策略来定植肠上皮,导致严重的 “附着和消除”细菌(AEB)使用的一种策略,例如 肠致病性大肠杆菌 (EPEC) 和肠出血性大肠杆菌 (EHEC),涉及细菌粘附到 IEC 粘附性侵袭性大肠杆菌 (AIEC) 或沙门氏菌使用的另一种策略。 这些不同的定植途径具有关键机制。 相似之处:它们需要上皮肌动蛋白细胞骨架的重新排列以实现细菌附着和 病原体诱导的细胞骨架重塑的一个重要但尚未研究的机制涉及 主要肌动蛋白细胞骨架运动,非肌肉肌球蛋白 II (NM-II)。 NM-II 依赖性细菌-IEC 相互作用调节的二元性。 NM-II 增加 AEB 对 IEC 的附着,但在体外和体内抑制 AIEC 入侵。 NM-II 在 IEC-细菌相互作用中的作用可能反映了利用两种不同的 NM II 依赖性功能:其肌动蛋白 这一令人兴奋的数据提供了不同病原体的肌动蛋白丝收缩性和肌动蛋白丝交联活性。 以下创新假设的科学前提:NM-II 在调节肠道中发挥双重作用 通过抑制 AEB 对上皮细胞的附着来抑制病原体与肠上皮的相互作用,但是 促进入侵病原菌进入上皮。 该假设将通过以下目的进行检验:(1)确定NM-II在调节肠道中的作用 上皮细胞与附着和消除细菌的相互作用;(2)剖析 NM-II 驱动的机制 我们将研究 EPEC、EHEC、AIEC 和肠上皮细胞内入侵细菌的内化。 IEC 细胞系模型、体外和肠道类器官衍生的 IEC 单层的沙门氏菌定植 啮齿类柠檬酸杆菌、AIEC 和沙门氏菌在体内的定殖将受到 NM-II 活性的调节。 遗传方法将针对两种主要的上皮 NM-II 亚型, NM-IIA 和 NM-IIC,通过使用 CRISPR/Cas9 基因选择性下调其在人类 IEC 中的表达 体内 NM-II 功能将通过使用具有任一肠道的小鼠进行检查。 上皮特异性敲除 NM-IIA 或完全敲除 NM-IIC 以确定哪种 NM-II 活性。 对于细菌-IEC 相互作用至关重要,我们将利用 IEC 细胞和表达 NM-IIA 突变体的转基因小鼠 肌动蛋白丝交联或丝收缩活性缺陷 意义:该提案将。 揭示了解肠上皮如何控制致病细菌感染的新见解 并将确定治疗肠道病原体引起的疾病的治疗干预的新目标。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Andrei Ivanovich Ivanov其他文献

Andrei Ivanovich Ivanov的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Andrei Ivanovich Ivanov', 18)}}的其他基金

Septins in intestinal fibrosis
肠道纤维化中的脓毒症
  • 批准号:
    10656661
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 50.68万
  • 项目类别:
Novel cytoskeletal mechanisms of pathogenic bacteria interactions with intestinal epithelium
病原菌与肠上皮相互作用的新细胞骨架机制
  • 批准号:
    10516636
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 50.68万
  • 项目类别:
Unconventional myosins and the regulation of gut barrier integrity and restitution during inflammation
非常规肌球蛋白以及炎症期间肠道屏障完整性和恢复的调节
  • 批准号:
    10443882
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 50.68万
  • 项目类别:
Unconventional myosins and the regulation of gut barrier integrity and restitution during inflammation
非常规肌球蛋白以及炎症期间肠道屏障完整性和恢复的调节
  • 批准号:
    10261489
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 50.68万
  • 项目类别:
Unconventional myosins and the regulation of gut barrier integrity and restitution during inflammation
非常规肌球蛋白以及炎症期间肠道屏障完整性和恢复的调节
  • 批准号:
    10094455
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 50.68万
  • 项目类别:
Actomyosin cytoskeleton and the regulation of intestinal eipithelial barrier
肌动球蛋白细胞骨架与肠上皮屏障的调节
  • 批准号:
    9304208
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 50.68万
  • 项目类别:
Actomyosin cytoskeleton and the regulation of intestinal eipithelial barrier
肌动球蛋白细胞骨架与肠上皮屏障的调节
  • 批准号:
    9606158
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 50.68万
  • 项目类别:
Junctional exocytosis and breakdown of the intestinal barrier in inflammation
炎症中的连接胞吐作用和肠道屏障的破坏
  • 批准号:
    8243607
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    $ 50.68万
  • 项目类别:
Actin dynamics and regulation of epithelial barrier in intestinal inflammation
肠道炎症中肌动蛋白动力学和上皮屏障的调节
  • 批准号:
    7980853
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    $ 50.68万
  • 项目类别:
Junctional exocytosis and breakdown of the intestinal barrier in inflammation
炎症中的连接胞吐作用和肠道屏障的破坏
  • 批准号:
    8051683
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    $ 50.68万
  • 项目类别:

相似国自然基金

WDR1介导的肌动蛋白解聚动态平衡在小脑浦肯野细胞衰老性焦亡中的作用研究
  • 批准号:
    32371053
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目
肌动蛋白结合蛋白ANLN在胆汁淤积性肝损伤后肝再生过程中的作用及机制研究
  • 批准号:
    82370648
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49 万元
  • 项目类别:
    面上项目
肌动蛋白成核促进因子SHRC的结构和分子机制的研究
  • 批准号:
    32301034
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
肌动蛋白结合蛋白Xirp2介导基质刚度诱导心肌细胞肥大的力学生物学机制
  • 批准号:
    12372314
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    52 万元
  • 项目类别:
    面上项目
染色质重塑因子肌动蛋白样6A在视网膜变性中的作用机制及干预研究
  • 批准号:
    82371081
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Mitochondrial positioning regulates redox-signaling during cell migration
线粒体定位调节细胞迁移过程中的氧化还原信号
  • 批准号:
    10520211
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 50.68万
  • 项目类别:
Role of SPECC1L cytoskeletal protein in palate elevation dynamics
SPECC1L 细胞骨架蛋白在上颚抬高动态中的作用
  • 批准号:
    10638817
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 50.68万
  • 项目类别:
Mechanical signaling through the nuclear membrane in lung alveolar health
通过核膜的机械信号传导影响肺泡健康
  • 批准号:
    10677169
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 50.68万
  • 项目类别:
Mechanisms of corneal stromal activation during regeneration and fibrosis by exosomes
外泌体在再生和纤维化过程中激活角膜基质的机制
  • 批准号:
    10664508
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 50.68万
  • 项目类别:
Decoding dynamic interplay between signaling and membranes in chemotaxis bymolecular actuators
通过分子致动器解码趋化中信号传导和膜之间的动态相互作用
  • 批准号:
    10846921
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 50.68万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了