1. An antimicrobial peptide-resistant minor subpopulation of Photorhabdus luminescens is responsible for virulence
- Author
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Emeric Dubois, Sylvie Pagès, Anne Lanois, Julien Brillard, Maurine Bonabaud, Annabelle Mouammine, Sophie Gaudriault, Alain Givaudan, David Roche, Grégory Jubelin, Ludovic Legrand, Stéphane Cruveiller, Diversité, Génomes & Interactions Microorganismes - Insectes [Montpellier] ( DGIMI ), Institut National de la Recherche Agronomique ( INRA ) -Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques ( UM2 ) -Université de Montpellier ( UM ), Microbiologie Environnement Digestif Santé - Clermont Auvergne ( MEDIS ), Université Clermont Auvergne ( UCA ) -INRA Clermont-Ferrand-Theix, GenomiX, Institut de Génomique Fonctionnelle, Génomique métabolique ( UMR 8030 ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université d'Évry-Val-d'Essonne ( UEVE ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Institut de Génomique Fonctionnelle ( IGF ), Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques ( UM2 ) -Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM ) -Université Montpellier 1 ( UM1 ) -Université de Montpellier ( UM ), Centre Interlangues - Texte, Image, Langage ( TIL ), Université de Bourgogne ( UB ), Interactions plantes-microorganismes et santé végétale, Institut National de la Recherche Agronomique ( INRA ) -Université Nice Sophia Antipolis ( UNS ), Université Côte d'Azur ( UCA ) -Université Côte d'Azur ( UCA ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Sécurité et Qualité des Produits d'Origine Végétale ( SQPOV ), Institut National de la Recherche Agronomique ( INRA ) -Université d'Avignon et des Pays de Vaucluse ( UAPV ), Ecologie microbienne des insectes et interactions hôte-pathogène ( EMIP ), Institut National de la Recherche Agronomique ( INRA ) -Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques ( UM2 ), Diversité, Génomes & Interactions Microorganismes - Insectes [Montpellier] (DGIMI), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Université de Montpellier (UM), Microbiologie Environnement Digestif Santé - Clermont Auvergne (MEDIS), INRA Clermont-Ferrand-Theix-Université Clermont Auvergne (UCA), Institut de Génomique Fonctionnelle - Montpellier GenomiX (IGF MGX), Institut de Génomique Fonctionnelle (IGF), Université de Montpellier (UM)-Université Montpellier 1 (UM1)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Université Montpellier 1 (UM1)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Analyse Bio-Informatique pour la Génomique et le Métabolisme (LABGeM), Génomique métabolique (UMR 8030), Genoscope - Centre national de séquençage [Evry] (GENOSCOPE), Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Genoscope - Centre national de séquençage [Evry] (GENOSCOPE), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire des interactions plantes micro-organismes (LIPM), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), INRA 2011_1333_03 2015_1333, Microbiologie Environnement Digestif Santé (MEDIS), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Clermont Auvergne [2017-2020] (UCA [2017-2020]), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-BioCampus (BCM), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Clermont Auvergne (UCA)-INRA Clermont-Ferrand-Theix, Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Genoscope - 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- Subjects
0301 basic medicine ,Insecta ,Operon ,[SDV]Life Sciences [q-bio] ,[ SDV.AEN ] Life Sciences [q-bio]/Food and Nutrition ,030106 microbiology ,Population ,salmonella ,Virulence ,Drug resistance ,[ SDV.MP.BAC ] Life Sciences [q-bio]/Microbiology and Parasitology/Bacteriology ,peptide antimicrobien ,Article ,Bacterial genetics ,Microbiology ,03 medical and health sciences ,inhomogeneity ,Disk Diffusion Antimicrobial Tests ,Photorhabdus luminescens ,Drug Resistance, Bacterial ,Gene Order ,hétérogénéité ,Animals ,education ,ComputingMilieux_MISCELLANEOUS ,photorhabdus luminescens ,bactérie ,education.field_of_study ,Multidisciplinary ,biology ,Gene Expression Profiling ,Enterobacteriaceae Infections ,biology.organism_classification ,bacterium ,030104 developmental biology ,Regulon ,Gene Expression Regulation ,Genes, Bacterial ,Mutation ,Photorhabdus ,Antimicrobial Cationic Peptides - Abstract
Some of the bacterial cells in isogenic populations behave differently from others. We describe here how a new type of phenotypic heterogeneity relating to resistance to cationic antimicrobial peptides (CAMPs) is determinant for the pathogenic infection process of the entomopathogenic bacterium Photorhabdus luminescens. We demonstrate that the resistant subpopulation, which accounts for only 0.5% of the wild-type population, causes septicemia in insects. Bacterial heterogeneity is driven by the PhoPQ two-component regulatory system and expression of pbgPE, an operon encoding proteins involved in lipopolysaccharide (LPS) modifications. We also report the characterization of a core regulon controlled by the DNA-binding PhoP protein, which governs virulence in P. luminescens. Comparative RNAseq analysis revealed an upregulation of marker genes for resistance, virulence and bacterial antagonism in the pre-existing resistant subpopulation, suggesting a greater ability to infect insect prey and to survive in cadavers. Finally, we suggest that the infection process of P. luminescens is based on a bet-hedging strategy to cope with the diverse environmental conditions experienced during the lifecycle.
- Published
- 2017
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