The stringent response (SR) is a conserved bacterial stress response mechanism that allows bacteria to survive during stress and starvation. This response is mediated by (p)ppGpp, a hyperphosphorylated guanosine signal that regulates expression of genes to inhibit cellular proliferation and induce genes important for survival and adaptation. This study investigates the role of the SR in regulating oxidative stress pathways in Pseudomonas aeruginosa (PA), a human opportunistic pathogen that can cause infections in immunocompromised patients, and patients suffering from cystic fibrosis. Our results demonstrate that inactivation of the SR significantly increased susceptibility to killing by multiple oxidants, impaired anti-oxidant defenses, and increased the levels of endogenous reactive oxygen species (ROS). In addition, we demonstrated that overexpressing KatA, the primary catalase in PA, protected the ΔSR mutant from hydrogen peroxide killing as well as several antibiotics. Our results also suggested that hydroxyalkyl quinolone molecules were responsible for increased intracellular levels of ROS but did not impair catalase activity. In summary, we found that the SR was required for tolerance against oxidative stress, and regulated expression of both catalases katA and katB. Finally, overexpression of the KatA catalase was sufficient to protect against hydrogen peroxide killing, and partially protected against antimicrobial killing. / La réponse stringente (RS) est un mécanisme commun aux bactéries qui leur permet de répondre et survivre aux stress nutritionels et environmentaux. Cette réponse est médiée par le signal (p)ppGpp, une petite molécule de guanosine hyperphosphorylée. Celle-ci régule l'expression des gènes afin d'inhiber la prolifération cellulaire et d'induire des gènes importants pour la survie et d'adaptation au stress. Cette étude porte sur le rôle de la RS dans la régulation des voies de stress oxydatif chez Pseudomonas aeruginosa (PA), un pathogène humain opportuniste qui peut causer des infections chez les patients immunosupprimés et les patients souffrant de fibrose kystique. Nos résultats démontrent que l'inactivation de la RS augmente grandement la susceptibilité aux oxidants, diminue les défenses anti-oxidantes, et induisent une production endogènes dérivés réactifs de l'oxygène (DRO) plus élevée. Nous avons également démontré que la sur-expression de KatA, l'enzyme catalase principale chez PA, protège le mutant ΔRS contre le peroxyde d'hydrogène ainsi que plusieurs antibiotiques bactériocides. Finalement, nos résultats suggèrent aussi que les molécules hydroxyalkyl quinolones sont responsables de l'augmentation des niveaux intracellulaires de DRO, mais n'altèrent pas l'activité des superoxide dismutases ou catalases. En résumé, la RS est nécessaire à la tolérance contre le stress oxidatif, et régule l'expression des deux catalases katA et katB. De plus, l'activité de la catalase KatA est suffisante pour protéger le mutant RS contre le peroxide d'hydrogène, et partiellement protéger contre l'effect bactericide des antibiotiques.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.114581 |
| Date | January 2013 |
| Creators | Khakimova, Malika |
| Contributors | Dao Nguyen (Internal/Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Master of Science (Department of Microbiology & Immunology) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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