Characterisation of Pasteurella multocida virulence determinants with special attention to adhesion to the target cell  Page description

Help  Print 
Back »

 

Details of project

 
Identifier
101091
Type PD
Principal investigator Sellyei, Boglárka
Title in Hungarian A Pasteurella multocida virulencia tényezőinek vizsgálata különös tekintettel az adhézióra
Title in English Characterisation of Pasteurella multocida virulence determinants with special attention to adhesion to the target cell
Keywords in Hungarian Pasteurella multocida, virulencia faktor, adhézió
Keywords in English Pasteurella multocida, virulence factors, adhesion
Discipline
Veterinary sciences (Council of Complex Environmental Sciences)100 %
Panel Plant and animal breeding
Department or equivalent Institute for Veterinary Medical Research (Centre for Agricultural Research, Hungarian Academy of Sciences)
Starting date 2012-01-01
Closing date 2015-12-31
Funding (in million HUF) 11.947
FTE (full time equivalent) 3.60
state closed project
Summary in Hungarian
A Pasteurella multocida a legtöbb haszonállatot megbetegíteni képes, nagy gazdasági károkat okozó fakultatív kórokozó baktérium. Kiemelt szerepe van a baromfikolera, valamint a sertés torzító orrgyulladásának kialakításában.

Az állatorvosi diagnosztika és megelőzés szempontjából fontos a betegség korai felismerése, illetve az annak hátterében álló kórokozó minél pontosabb jellemzése. Ennek ellenére a P. multocida virulenciájában szerepet játszó faktorok mindmáig kevéssé ismertek, pedig ez alapvető fontosságú a betegséghez vezető kórfolyamatok jobb megértéséhez és a protektivitásban szerepet játszó tényezők felderítéséhez. Mivel a baktérium figyelemre méltó feno- és genotípusos változékonysággal rendelkezik, munkánk célja olyan molekuláris markerek azonosítása, melyek alkalmasak lehetnek a különböző pathogenitási potenciállal és/vagy gazdafaji specificitással rendelkező törzstípusok jellemzésére.

Vizsgálataink főként az adhézióban, a baktérium gazdaszervezetben történő megtapadásában, szerepet játszó tényezők (adhezinek) jobb megismerésére irányulnak. Feltételezésünk szerint az adhezinekben bekövetkező változások hatással lehetnek a törzsek tapadási képességére és indirekt módon azok pathogenitására. Az egyes virulencia faktorok génjeiben fellelhető szekvencia különbségeket korszerű molekuláris módszerekkel kívánjuk elemezni, a különböző virulenciájú törzsek tapadási képességeit pedig in vitro sejt-adhéziós vizsgálatokkal szeretnénk modellezni.

A vázolt elképzelések alkalmasak lehetnek a pathogenitás hátterében álló tényezők feltárására, illetve a hatékonyan alkalmazható oltóanyag jelöltek kiválasztására és ezen keresztül a P. multocida által okozott betegségek elleni korszerűbb védekezési módszerek kidolgozására.



A Pasteurella multocida elsősorban haszonállatokban (sertés, baromfi, szarvasmarha) és házi kedvencekben (kutya, macska, egyéb kisemlősök) előforduló, de vadon élő állatokból is kimutatható baktérium, mely az embert is képes megbetegíteni. A kórokozó egy-egy állatállományba bekerülve gyakran gyors elhullást okoz, míg más esetben elhúzódó légúti tüneteket (köhögés, tüsszögés, orrfolyás) vagy izületi gyulladásokat idéz elő. Sajnos, a kártétel megelőzésére mindmáig nem sikerült minden szempontból hatékony módszert kidolgozni, főképpen a kórokozó tulajdonságaival kapcsolatos ismereteink hiányosságai miatt. Vizsgálataink célja a fokozott megbetegítő képességet biztosító bakteriális tulajdonságok azonosítása. A fertőzés során a baktérium felületén elhelyezkedő molekulák kerülnek először kapcsolatba a gazdaszervezettel. Ez a kapcsolat, úgy véljük, meghatározója lehet a betegség kimenetelének. Munkánk során, ezért elsősorban e folyamat mélyreható vizsgálatát tervezzük. Az így kapott eredmények állatorvosi szempontból lényeges segítséget nyújthatnak a kórokozó gyors felismeréséhez, de hasznos információkat szolgáltathatnak a hatékony oltóanyag kidolgozásához is.
Summary
Pasteurella multocida is a facultative pathogenic bacterium causing diseases in a wide range of animal species and thus resulting to significant economic losses in animal husbandry. It is the aetiological agent of fowl cholera and atrophic rhinitis in swine.

Early recognition and accurate characterization of the pathogen is crucial for veterinary diagnostics and prevention. Despite of this, our knowledge is rather limited about the factors involved in the virulence of P. multocida, although it is essential for better understanding the pathomechanisms leading to disease and for identification of factors that have a role in protection. As this bacterium has considerable pheno- and genotypic variability, the aim of our work is to identify molecular markers that are suitable for characterization of strains with different pathogenic potential and/or host specificity.

Our studies focus on cell components that are related to bacterial attachment to host cells (adhesion). We hypothesise that molecular changes in the adhesins has an influence on the adhesive ability and, indirectly, the pathogenicity of P. multocida. We plan to analyze sequence differences in genes encoding certain virulence factors with up-to-date molecular methods and model the adhesive ability of strains with different pathogenic potential with in vitro adhesion-assays.

The outlined conception may be feasible to reveal important virulence determinants, and for selecting new potent vaccine candidate molecules that may help developing new protection methods against P. multocida caused diseases.





 

Final report

 
Results in Hungarian
A Pasteurella multocida pathogenitásának meghatározó lépése a gazdaszervezet nyálkahártyáin való megtapadás. A folyamatot különböző sejtfelszíni molekulák, mint autotranszporter (Hsf1, -2) molekulák, filamentózus hemagglutinek (PfhB1, B2), valamint fimbriák/pilusok (IV típusú fimbria - ptf, “tight adherence” struktúra - tad) szabályozzák. A struktúrák populáción belüli gyakoriságát, különböző gazdafaji (baromfi, szarvasmarha) eredetű ekvivalens csoportokon PCR reakciókkal felmértük. A különböző molekulák előfordulása jelentősen eltért, az eredmények igazolására a génbanki teljes genom szekvenciák elemzését is elvégeztük, mely felfedte az irodalmi primerek gyengeségét. Így a kérdéses struktúrák, ill. a hozzájuk tartozó strukturális gének célirányos szekvenálását a szarvasmarha eredetű törzsek egyes reprezentatív tagjain elvégeztük, mely elsődlegesen a funkciónális gének allélikus szekvencia diverzítását jelezte. Az ptfA, flp, hsf-1, hsf-2 funkciónális génekre differenciál PCR reakciókat terveztünk, megyek az adott struktúrák több, 2-4, allélikus változatának jelenlétét igazolták. E különbségek adhézióra gyakorolt hatásának felderítésére in vitro kísérleteket végeztünk primer borjú tüdő sejteken. A vizsgálatok alátámasztották az eltérő adhéziós készlettel rendelkező törzsek különböző tapadási képességét, egyértelmű összefüggés, azonban nem volt kimutatható. A pályázati munka, szakmai igény folytán hal bakteriológia munkákkal kibővítésre került. Ennek során behatóbb vizsgálatokat végeztünk a multirezisztens Flavobacterium johnsoniae és az egyaránt hal és humán patogén mezofil Aeromonas fajokon.
Results in English
The determinative stage of pathogenicity of Pasteurella multocida is the adherence to hosts’ mucous membranes. The process is controlled by different cell surface molecules, like autotransporters (Hsf-1, -2), filamentous hemagglutinins (PfhB1, -B2), and fimbriae or pili (Type IV fimbriae – Ptf, "tight adherence" structure - Tad). The prevalence of these putative adhesins within the bacterial population of equivalent groups of different host species (poultry, cattle) was surveyed by PCR reactions. Presence or absence of certain structures was highly variable, their occurrence also was checked on complete genome sequences at the GeneBank for verification of the results. The analysis revealed the weakness of literary primers. Thus the direct sequencing of the genes encoding proteins involved in the construction or the biosynthesis of the respective molecules was accomplished in representative bovine strains that presented allelic sequence diversity mainly in the functional genes. Differential PCRs were designed on the ptfA, flp, hsf-1, hsf-2 functional genes that permitted separation of more, 2-4, allele types. The effects of the sequence changes to the adhesive capabilities of the strains were examined in in vitro adhesion assays. The studies on the primary sheep lung cells demonstrated the affinity of the strains with different adhesive tool set were various, but obvious correlations could not be detected. The project work was required to extend with fish bacteriology. Detailed investigations were performed on the multiresistant Flavobacterium johnsoniae and on the mesophilic fish and human pathogen Aeromonas species.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=101091
Decision
Yes





 

List of publications

 
Varga Zs; Sellyei B; Paulus P; Papp M;Molnár K; Székely Cs: Isolation and characterisation of flavobacteria from wild and cultured freshwater fishes in Hungary, Acta Vet. Hung. 64(1) 13-25., 2016
Sellyei B; Rónai Zs; Jánosi Sz; Makrai L: Comparative analysis of Pasteurella multocida strains isolated from bovine respiratory infections, Acta Microbiol Immunol Hung, 62 (4), 453–462, 2015
Varga Zs;Sellyei B; Paulus P; Papp M; Molnár K; Székely Cs: Characterisation and antibiotic resistance of Hungarian freshwater Flavobacterium isolates, The 17th International Conference on Diseases of Fish and Shellfish (Abstractbook), 2015
Sellyei B; Varga Zs; Paulus P; Papp M; Molnár K; Székely Cs: Phylogenetic and virulence analysis of Aeromonas veronii isolated from freshwater fishes in Hungary, The 17th International Conference on Diseases of Fish and Shellfish (Abstractbook), 2015
Sellyei B; Varga Zs; Paulus P; Papp M; Székely Cs: Comparative study of Aeromonas species isolated from freshwater fish and human clinical specimens, Magyar Mikrobiológiai Társaság 2014. évi Nagygyűlése (Absztraktfüzet), 2014
Varga Zs; Sellyei B; Paulus P; Papp M; Székely Cs: Flavobacterium caused fish disease in Hungary, Magyar Mikrobiológiai Társaság 2014. évi Nagygyűlése (Absztraktfüzet), 2014
Varga Zs; Sellyei B; Paulus P; Papp M; Molnár K; Székely Cs: Flavobacterium columnare okozta megbetegedés halakban (Columnáris megbetegedés), XXXVIII. Halászati Tudományos Tanácskozás (Absztraktfüzet), 2014
Sellyei B; Varga Zs; Paulus P; Papp M; Molnár K; Székely Cs: Hazai vad és tenyésztett halakból származó Aeromonas veronii törzsek összehasonlító vizsgálatai, XXXVIII. Halászati Tudományos Tanácskozás (Absztraktfüzet), 2014
Ujvari B; Sellyei B; Magyar T: Characterization of Pasteurella multocida associated with bovine respiratory disease in Hungary, Abstract Book of International Pasteurellaceae Conference (IPC2014), 2014
Sellyei B; Ujvari B; Magyar T; Bányai K: Molecular analysis of adhesive substances in Pasteurella multocida, Magyar Mikrobiológiai Társaság 2014. évi Nagygyűlése (Abstraktfüzet), 2014
Sellyei B; Wehmann E; Magyar T: Sequencing-independent method for the differentiation of the main phylogenetic lineages of Pasteurella multocida, J Vet Diagn Invest 24:735-738, 2012
Sellyei B; Ivanics É; Magyar T: Characterisation of avian Pasteurella multocida strains with PCR-RFLP analysis of the ompH gene, Acta Vet Hung 61(1): 1-8., 2013
Varga Z., Volokhov D.V., Stipkovits L., Thuma Á., Sellyei B., Magyar T: Characterisation of Pasteurella multocida strains isolated from geese, Vet Microbiol. 163(1-2):149-56., 2013
B. Sellyei, Ujvari B., Bányai K., Magyar T: Distribution of adhesion factors and their impact on the pathogenicity of bovine Pasteurella multocida strains in Bovine Respiratory Disease, Acta Microbiol. Imm. Hung., Volume 60 (Suppl.), Pp. 229, 2013
B. Sellyei, Bányai K., Magyar T.: Assessing the role of Pasteurella multocida putative adhesion factors in fowl cholera, Book of astrabcts, XVIIIth Congress of WVPA, 2013
Ujvari B; Sellyei B; Magyar T: Phenotypic and genotypic characterisation and comparison of bovine Pasteurella multocida, Acta Microbiol. Imm. Hung., Volume 60 (Suppl.), Pp. 103, 2013
Sellyei B; Wehmann E; Magyar T: Sequencing-independent method for the differentiation of the main phylogenetic lineages of Pasteurella multocida, J Vet Diagn Invest 24:735-738, 2012
Sellyei B; Ivanics É; Magyar T: Characterisation of avian Pasteurella multocida strains with PCR-RFLP analysis of the ompH gene, Acta Vet Hung 61: -(közlésre elfogadva), 2013
Ujvari B; Sellyei B; Magyar T: Phenotypic and genotypic characterisation and comparison of bovine Pasteurella multocida, A Magyar Mikrobiológiai Társaság 2012. évi Nagygyűlése (Absztraktfüzet), 2012




Back »