Project

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RNA metabolism in virulence expression in Staphylococcus aureus

English title RNA metabolism in virulence expression in Staphylococcus aureus
Applicant Linder Patrick
Number 170207
Funding scheme Project funding (Div. I-III)
Research institution Dépt Microbiologie et Médecine Moléculaire Faculté de Médecine Université de Genève
Institution of higher education University of Geneva - GE
Main discipline Medical Microbiology
Start/End 01.10.2016 - 30.09.2019
Approved amount 625'906.00
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All Disciplines (2)

Discipline
Medical Microbiology
Molecular Biology

Keywords (5)

RNase; Staphylococcus aureus; RNA helicase; translation initiation; RNA stability

Lay Summary (French)

Lead
Le Staphylocoque doré est un pathogène opportuniste, présent principalement dans les narines d’environ un tiers de la population. En cas de déficience immunitaire ou de présence de brèches dans la peau, ce pathogène peut faire des infections graves. Récemment des jeunes personnes en bonne santé ont aussi développé des infections graves à ce pathogène. Ce changement de la bactérie peu offensive à un pathogène très virulent, est accompagné d’un changement d’expression de gènes de virulence.
Lay summary

Nous nous intéressons depuis de nombreuses années aux hélicases à ARN qui déroulent des duplex d’ARN. Chez le Staphylocoque doré 2 protéines de cette famille ont été trouvées. Une est nécessaire pour la dégradation de certains ARN. Pour l’autre, sa fonction n’est pas connue. Nous savons à l’heure actuelle qu’en absence de cette hélicase, notre souche clinique induit une mort induite de neutrophile, qui résulte en formation de « NETs », une sorte de filet de pèche pour immobiliser les bactéries et les submerger du contenu bactéricide des neutrophiles. Dans les deux cas, l’absence de l’hélicase influence seulement une partie des ARN. Il est donc nécessaire de définir pour les deux hélicases les partenaires protéiques et les cibles ARN, afin de mieux comprendre leur régulation et leur spécificité. Nous utilisons une combinaison de méthodes classiques, comme la génétique bactérienne et la biochimie, et des méthodes plus récentes comme le séquençage de nouvelle génération pour identifier les ARN cibles et les processus affectés par l’absence de ces hélicases.

Contexte scientifique et médical du projet

Cette recherche a pour but d’élucider le rôle des hélicases à ARN dans l’expression des facteurs de virulence chez le Staphylocoque doré. A l’heure où  les antibiotiques commencent à faire défaut à cause des souches multi-résistantes, la compréhension de l’expression de facteurs de virulence est essentielle. On peut s’imaginer combattre la virulence ou persistance d’une bactérie plutôt que d’utiliser des traitements de longue durée aux antibiotiques.

Direct link to Lay Summary Last update: 11.10.2016

Responsible applicant and co-applicants

Employees

Publications

Publication
Genetic screens reveal novel major and minor players in magnesium homeostasis of Staphylococcus aureus
Trachsel Emilie, Redder Peter, Linder Patrick, Armitano Joshua (2019), Genetic screens reveal novel major and minor players in magnesium homeostasis of Staphylococcus aureus, in PLOS Genetics, 15(8), e1008336-e1008336.

Associated projects

Number Title Start Funding scheme
188736 RNA helicases in Staphylococcus aureus - from phenotypes to mechanism 01.10.2019 Project funding (Div. I-III)
149228 RNA helicases in virulence expression in Staphylococcus aureus 01.10.2013 Project funding (Div. I-III)
149228 RNA helicases in virulence expression in Staphylococcus aureus 01.10.2013 Project funding (Div. I-III)

Abstract

Transcription, RNA processing, RNA degradation and translation initiation are central to controlling gene expression in bacteria. Single stranded RNA has an intrinsic propensity to anneal with other RNA molecules or to form secondary structures. Such double stranded RNA may interfere with RNases that endonucleolytically cleave or exonucleolytically degrade RNA. Moreover, secondary structures and antisense RNA molecules were shown to hide or free the ribosome binding sites, to repress or derepress translation, respectively. Our laboratory has a long standing interest in RNA helicases of the DEAD-box protein family that locally unwind duplex RNA and were shown in the past to participate in ribosome biogenesis, RNA turnover and translation initiation in bacteria. We have shown that the RNA helicase CshA from the opportunistic pathogen Staphylococcus aureus is part of the degradosome. Here we propose to decipher the molecular signatures of the mRNAs that require CshA for degradation. We also found that plasmid replication is inhibited in absence of RNase J, presumably due to increased abundance of an antisense RNA. In absence of CshA, however, the plasmid can be maintained and we hypothesize that the antisense RNA can no longer anneal to repress translation initiation.Building on our knowledge gained with CshA, we also will analyze the function of a second helicase, CshB. So far the only readouts for a mutation in the cshB gene are cold sensitivity and the induction of NETosis, a neutrophil- specific cell death that allows killing pathogens trapped in large nets. To understand these phenotypes, we will need to analyze RNA degradation and translation initiation on a transcriptome-wide level in presence and absence of CshB.Although it is generally assumed that RNA helicases are required for RNA decay or translation initiation if secondary structures are formed, many bacteria, including S. aureus, possess RNase R that has an intrinsic RNA helicase activity. We therefore would like to understand when and how a bacterium is using RNase R and how these different RNA degrading machineries are directed to their respective targets.
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