Identifizierung von Genen für die Eisen- und Hämverwertung in Aeromonas und deren Rolle bei der Kolonisierung des Verdauungstrakts des Blutegels

It is known that many pathogens produce high-affinity iron uptake systems like siderophores and/or proteins for utilizing iron bound to heme-containing molecules, which facilitate iron-acquisition inside a host. In mutualistic digestive-tract associations, iron uptake systems have not been as well studied. We investigated the importance of two iron utilization systems within the beneficial digestive-tract association Aeromonas veronii and the medicinal leech, Hirudo verbana. Siderophores were detected in A. veronii using chrome azurol S. Using a mini Tn5, a transposon insertion in viuB generated a mutant unable to utilize iron using siderophores. The A. veronii genome was then searched for genes potentially involved in iron utilization bound to heme-containing molecules. A putative outer membrane heme receptor (hgpB) was identified with a transcriptional activator, termed hgpR, downstream. The hgpB gene was interrupted with an antibiotic resistance cassette in both the parent strain and the viuB mutant, yielding an hgpB mutant and a mutant with both iron uptake systems inactivated. In vitro assays indicated that hgpB is involved in utilizing iron bound to heme and that both iron utilization systems are important for A. veronii to grow in blood. In vivo colonization assays revealed that the ability to acquire iron from heme-containing molecules is critical for A. veronii to colonize the leech gut. Since iron and specifically heme utilization is important in this mutualistic relationship and has a potential role in virulence factor of other organisms, genomes from different Aeromonas strains (both clinical and environmental) were queried with iron utilization genes of A. veronii. This analysis revealed that in contrast to the siderophore utilization genes heme utilization genes are widely distributed among aeromonads. The importance of heme utilization in the colonization of the leech further confirms that symbiotic and pathogenic relationships possess similar mechanisms for interacting with animal hosts.

Abstract aus PubMed (NCBI) für den zitierten Eintrag, in der Originalsprache wiedergegeben. Maßgeblich ist die Fassung der Originalpublikation.

Das Abstract wird nicht übersetzt, damit die eigene Wortwahl der Autoren erhalten bleibt.

Untersucht wurden zwei Eisenaufnahmesysteme der mutualistischen Assoziation zwischen Aeromonas veronii und Hirudo verbana: Ein viuB-Mutant konnte siderophorgebundenes Eisen nicht nutzen; mit hgpB wurde ein putativer Häm-Rezeptor der äußeren Membran identifiziert. In vitro waren beide Systeme für das Wachstum in Blut wichtig, und in vivo war die Eisenaufnahme aus Häm für die Besiedelung des Blutegeldarms entscheidend. Anders als die Siderophor-Verwertungsgene sind Häm-Verwertungsgene unter Aeromonaden weit verbreitet. Die Autoren folgern, dass symbiotische und pathogene Beziehungen ähnliche Mechanismen der Wirtsinteraktion nutzen.

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