C. jejuni is an important zoonotic pathogen causing enterocolitis in humans worldwide. Multiple factors including motility, adhesion, invasion, intracellular survival and subversion of host cell responses together constitute the virulence machinery of C. jejuni. Among them, adhesion and invasion are thought to be the essential features for pathogenesis of C. jejuni. To establish an infection, C. jejuni have to bypass the physical and immunological barriers of the gastrointestinal tract. The mucus layer of the gastrointestinal tract epithelium serves as the first line of host defence. However, C. jejuni have evolved several traits to subvert or avoid this barrier and directly access the intestinal epithelium. Therefore, the interaction of C. jejuni and mucus is recognised as a critical process in the colonisation of mucosal surfaces. Herein, the specific binding between bacteria and host via “glycan-glycan talk” constitutes a prominent mechanism for bacteria to mediate adhesion and invasion of host cells. During infection, mucin regulation and posttranscriptional modification are mediated by multitude of factors, in which the regulatory miRNA networks play a prominent role. To identify further virulence associated genes, 24 transposon insertion mutants were screened for the ability to enter cultured epithelial cells HT-29/B6 using the established invasion assay. Two mutants with altered capability to invade human intestinal epithelial cells have been selected and used for further phenotypical characterisation. Moreover, the well-established in vivo murine infection model and in vitro human cells infection model were used to study host mucin responses to C. jejuni infection as well as to identify the potential regulatory network concerted by miRNAs in this context. The results indicated that genes regulated by Cj1507c have an impact on efficient adhesion, invasion and intracellular survival of C. jejuni in HT-29/B6 cells. Genes regulated by Cj1492c lead to restricted attachment and hence internalisation of C. jejuni. Also, signal sensing by Cj1492c impacts the intracellular survival capacities. Moreover, C. jejuni infection cause dysregulation of mucin MUC2 and its mediator TFF3 as well as the mucin-associated miRNAs at transcriptional level. C. jejuni infection also induced altered gene expression of the glycosyltransferases ST3GAL1 and ST3GAL2 involved in mucin type O-glycan biosynthesis. These mucin-associated factors were found to interact in a coordinated manner concerted by a miRNA-dependent regulatory network during C. jejuni infection. Additional RNAi and luciferase reporter assay provide evidence that the regulatory relationship of miR-615-3p and ST3GAL2 was involved in the host cellular response to C. jejuni infection.
C. jejuni ist ein weltweit relevanter zoonotischer Erreger, der bei Menschen eine Enterokolitis verursachen kann. Durch das Zusammenwirken verschiedener Faktoren wie Motilität, Adhäsion, Invasion, intrazelluläres Überleben sowie Subversion der Wirtszellantworten, ist es C. jejuni möglich, seine Virulenz zu behaupten. Die Adhäsion und Invasion werden als essenzielle Faktoren der Pathogenese von C. jejuni betrachtet. Um eine Infektion zu verursachen, ist es notwendig, dass C. jejuni die physischen bzw. immunologischen Barrieren des Magen-Darm-Trakts umgeht. Die Mukusschicht des Darmepithels stellt die erste Barriere der Abwehr gegen pathogene Erreger dar. C. jejuni hat nun verschiedene Strategien entwickelt, um diese Barrieren zu umgehen, um sich Zugang zum Darmepithel zu verschaffen. Diese Interaktion zwischen C. jejuni und der Mukusschicht wird als ein entscheidender Prozess zur Besiedelung der Schleimhautoberfläche der Gastrointestinaltraktes betrachtet. Durch den sogenannten „Glycan-Glycan-Talk“ entsteht eine spezifische Bindung zwischen dem Erreger und dem Wirt. Dieser Mechanismus ist bedeutend und ermöglich dem Erreger eine Adhäsion und Invasion der Wirtszellen. Während der Infektion werden die Mucinregulation und die posttranscriptionale Modifikation durch verschiedenste Faktoren vermittelt. Hierbei spielen die regulatorischen miRNA-Netzwerke eine wesentliche Rolle. Um weitere Virulenzgene zu identifizieren, wurden unter Verwendung eines etablierten Invasionsassays 24 Transposon-Insertionsmutanten auf die Fähigkeit untersucht, in kultivierte HT-29/B6 Epithelzellen zu invadieren. Aus dieser Untersuchung wurden zwei Mutanten mit veränderter Invasionsfähigkeit in menschliche Darmepithelzellen ausgewählt und weitergehend phänotypisch charakterisiert. Darüber hinaus wurden in dieser Studie ein gut etabliertes in vivo Mausinfektionsmodell und ein in vitro Infektionsmodell menschlicher Zellen verwendet, um die Mucin-Reaktionen des Wirtes auf eine mögliche C. jejuni-Infektion zu untersuchen und das potenzielle regulatorische Netzwerk zu identifizieren, das von miRNAs in diesem Zusammenhang konzertiert wurde. Die Ergebnisse dieser Studie deuten darauf hin, dass die Gene, die durch Cj1507c reguliert wurden, die Effizienz der Adhäsion und Invasion sowie das intrazelluläre Überleben von C. jejuni in HT-29/B6-Zellen beeinflussen. Die durch Cj1492c regulierten Gene führen zu einer eingeschränkten Anhaftung bzw. Adhäsion und somit zu einer Internalisierung von C. jejuni. Zudem hat sich in dieser Studie erwiesen, dass die Signalerfassung durch Cj1492c ebenfalls die intrazelluläre Überlebenskapazität der C. jejuni beeinflusst. Ferner führt die Infektion durch C. jejuni zu einer Dysregulation von Mucin MUC2 und der entsprechenden Mediator TFF3 sowie der Mucin-assoziierten miRNAs auf Transkriptionsebene. Die Infektion durch C. jejuni führt auch zu einer veränderten Genexpression der Glycosyltransferases ST3GAL1 und ST3GAL2, die an der Biosynthese von Mucin-Typ-O-Glycan beteiligt sind. Während der C. jejuni-Infektion interagieren diese Mucin-assoziierten Faktoren auf eine koordinierte Weise, die durch ein miRNA-abhängiges regulatorisches Netzwerk konzertiert wird. Zusätzlich deuteten RNAi und Luciferase-Reporter-Assays darauf hin, dass die regulatorische Beziehung zwischen miR-615-3p und ST3GAL2 in der Wirtszellantwort einer C. jejuni-Infektion beteiligt sind.
