scholarly journals Fibrinogen and fibronectin binding cooperate for valve infection and invasion in Staphylococcus aureus experimental endocarditis

2005 ◽  
Vol 201 (10) ◽  
pp. 1627-1635 ◽  
Author(s):  
Yok-Ai Que ◽  
Jacques-Antoine Haefliger ◽  
Lionel Piroth ◽  
Patrice François ◽  
Eleonora Widmer ◽  
...  
Keyword(s):  
Staphylococcus Aureus ◽  
Binding Domain ◽  
Disease Evolution ◽  
Cell Internalization ◽  
Fibrinogen Binding ◽  
In Trans ◽  
Fibronectin Binding ◽  
In Cis

The expression of Staphylococcus aureus adhesins in Lactococcus lactis identified clumping factor A (ClfA) and fibronectin-binding protein A (FnBPA) as critical for valve colonization in rats with experimental endocarditis. This study further analyzed their role in disease evolution. Infected animals were followed for 3 d. ClfA-positive lactococci successfully colonized damaged valves, but were spontaneously eradicated over 48 h. In contrast, FnBPA-positive lactococci progressively increased bacterial titers in vegetations and spleens. At imaging, ClfA-positive lactococci were restricted to the vegetations, whereas FnBPA-positive lactococci also invaded the adjacent endothelium. This reflected the capacity of FnBPA to trigger cell internalization in vitro. Because FnBPA carries both fibrinogen- and fibronectin-binding domains, we tested the role of these functionalities by deleting the fibrinogen-binding domain of FnBPA and supplementing it with the fibrinogen-binding domain of ClfA in cis or in trans. Deletion of the fibrinogen-binding domain of FnBPA did not alter fibronectin binding and cell internalization in vitro. However, it totally abrogated valve infectivity in vivo. This ability was restored in cis by inserting the fibrinogen-binding domain of ClfA into truncated FnBPA, and in trans by coexpressing full-length ClfA and truncated FnBPA on two separate plasmids. Thus, fibrinogen and fibronectin binding could cooperate for S. aureus valve colonization and endothelial invasion in vivo.

scholarly journals The Fibrinogen- and Fibronectin-Binding Domains of Staphylococcus aureus Fibronectin-Binding Protein A Synergistically Promote Endothelial Invasion and Experimental Endocarditis

2008 ◽  
Vol 76 (8) ◽  
pp. 3824-3831 ◽  
Author(s):  
Lionel Piroth ◽  
Yok-Ai Que ◽  
Eleonora Widmer ◽  
Alexandre Panchaud ◽  
Stéphane Piu ◽  
...  
Keyword(s):  
Staphylococcus Aureus ◽  
Amino Acid ◽  
Binding Protein ◽  
Protein A ◽  
Binding Domains ◽  
Fibrinogen Binding ◽  
Fibronectin Binding Protein ◽  
Fibronectin Binding

ABSTRACT Staphylococcus aureus experimental endocarditis relies on sequential fibrinogen binding (for valve colonization) and fibronectin binding (for endothelial invasion) conferred by peptidoglycan-attached adhesins. Fibronectin-binding protein A (FnBPA) reconciles these two properties—as well as elastin binding—and promotes experimental endocarditis by itself. Here we attempted to delineate the minimal subdomain of FnBPA responsible for fibrinogen and fibronectin binding, cell invasion, and in vivo endocarditis. A large library of truncated constructs of FnBPA was expressed in Lactococcus lactis and tested in vitro and in animals. A 127-amino-acid subdomain spanning the hinge of the FnBPA fibrinogen-binding and fibronectin-binding regions appeared necessary and sufficient to confer the sum of these properties. Competition with synthetic peptides could not delineate specific fibrinogen- and fibronectin-binding sites, suggesting that dual binding arose from protein folding, irrespective of clearly defined binding domains. Moreover, coexpressing the 127-amino-acid subdomain with remote domains of FnBPA further increased fibrinogen binding by ≥10 times, confirming the importance of domain interactions for binding efficacy. In animals, fibrinogen binding (but not fibronectin binding) was significantly associated with endocarditis induction, whereas both fibrinogen binding and fibronectin binding were associated with disease severity. Moreover, fibrinogen binding also combined with fibronectin binding to synergize the invasion of cultured cell lines significantly, a feature correlating with endocarditis severity. Thus, while fibrinogen binding and fibronectin binding were believed to act sequentially in colonization and invasion, they appeared unexpectedly intertwined in terms of both functional anatomy and pathogenicity (in endocarditis). This unforeseen FnBPA subtlety might bear importance for the development of antiadhesin strategies.

scholarly journals The Fibronectin-Binding Proteins of Staphylococcus aureus May Promote Mammary Gland Colonization in a Lactating Mouse Model of Mastitis

2003 ◽  
Vol 71 (4) ◽  
pp. 2292-2295 ◽  
Author(s):  
Eric Brouillette ◽  
Brian G. Talbot ◽  
François Malouin
Keyword(s):  
Staphylococcus Aureus ◽  
Mouse Model ◽  
Binding Proteins ◽  
Mammary Epithelial Cells ◽  
Mammary Glands ◽  
Mammary Epithelial ◽  
Bovine Mammary Epithelial Cells ◽  
Fibronectin Binding

ABSTRACT The fibronectin-binding proteins (FnBPs) of Staphylococcus aureus are believed to be implicated in the pathogen's adherence to and colonization of bovine mammary glands, thus leading to infectious mastitis. In vitro studies have shown that FnBPs help the adhesion of the pathogen to bovine mammary epithelial cells. However, the importance of FnBPs for the infection of mammary glands has never been directly established in vivo. In this study with a mouse model of mastitis, the presence of FnBPs on the surface of S. aureus increased the capacity of the bacterium to colonize mammary glands under suckling pressure compared to that of a mutant lacking FnBPs.

scholarly journals Impacts of sarA and agr in Staphylococcus aureus Strain Newman on Fibronectin-Binding Protein A Gene Expression and Fibronectin Adherence Capacity In Vitro and in Experimental Infective Endocarditis

2004 ◽  
Vol 72 (3) ◽  
pp. 1832-1836 ◽  
Author(s):  
Yan-Qiong Xiong ◽  
Arnold S. Bayer ◽  
Michael R. Yeaman ◽  
Willem van Wamel ◽  
Adhar C. Manna ◽  
...  
Keyword(s):  
Staphylococcus Aureus ◽  
Binding Capacity ◽  
Protein A ◽  
Aureus Strain ◽  
Global Regulators ◽  
Fibronectin Binding Protein ◽  
Regulatory Loci ◽  
Fibronectin Binding

ABSTRACT We investigated the impacts of sarA and agr on fnbA expression and fibronectin-binding capacity in Staphylococcus aureus in vitro and in experimental endocarditis. Although sarA up-regulated and agr down-regulated both fnbA expression and fibronectin binding in vitro and in vivo, fnbA expression was positively regulated in the absence of both global regulators. Thus, additional regulatory loci contribute to fnbA regulation and fibronectin-binding capacities in S. aureus.

Molecular contortionism – on the physical limits of serpin ‘loop-sheet’ polymers

2010 ◽  
Vol 391 (8) ◽  
Author(s):  
James A. Huntington ◽  
James C. Whisstock
Keyword(s):  
Proper Function ◽  
Alternative Mechanism ◽  
Polymer Properties ◽  
Reactive Centre Loop ◽  
Partial Unfolding ◽  
In Trans ◽  
In Cis ◽  
Β Sheet

Abstract Members of the serpin (serine protease inhibitor) superfamily fold into a metastable conformation that is crucial for proper function. As a consequence, serpins are susceptible to mutations that cause misfolding and the intracellular accumulation of pathogenic polymers. The mechanism of serpin polymerisation remains to be resolved, however, over the past two decades the ‘loop-sheet’ hypothesis has gained wide acceptance. In this mechanism the reactive centre loop of one serpin monomer inserts into the β-sheet A of another (in trans), in a manner similar to what is seen for reactive centre loop-cleaved and latent conformations (in cis). The hypothesis has been refined in response to certain experimental data, but it has proved difficult to assess the various propositions without creating molecular models. Here we evaluate the loop-sheet mechanism by creating models of pentamers of the archetypal serpin α1-antitrypsin. We conclude that an inescapable consequence of the loop-sheet mechanism is polymer compaction and rigidity, properties that are inconsistent with the ‘beads-on-a-string’ morphology of polymers obtained from human tissue. The recent crystal structure of a domain-swapped serpin dimer suggests an alternative mechanism that is consistent with known polymer properties, including the requirement of partial unfolding to induce polymer formation in vitro, and polymerisation from a folding intermediate in vivo.

Extracellular fibrinogen binding protein, Efb, from Staphylococcus aureus as an antiplatelet agent in vivo

2005 ◽  
Vol 93 (05) ◽  
pp. 927-931 ◽  
Author(s):  
Oonagh Shannon ◽  
Andreas Uekötter ◽  
Jan-Ingmar Flock
Keyword(s):  
Staphylococcus Aureus ◽  
Binding Protein ◽  
Antiplatelet Agent ◽  
Treatment Strategies ◽  
Antiplatelet Agents ◽  
Fibrinogen Binding ◽  
Significant Prolongation ◽  
Pre Treatment

Summary Staphylococcus aureus produces and secretes a protein, extracellular fibrinogen binding protein (Efb), which contributes to virulence in wound infection. We have previously shown that Efb is a potent inhibitor of platelet function in vitro. We confirm here that this is also the case in vivo. Pre-treatment with Efb resulted in a significant prolongation of bleeding time in a mouse model. Furthermore, Efb was capable of rescuing animals from death caused by the administration of potent platelet agonists. This antiplatelet effect may explain the retardation of wound healing associated with Efb in S. aureus wound infections. These results are important not only in terms of understanding S. aureus pathogenesis, and consequently identifying new treatment strategies, but also with regard to the development of potential, novel antiplatelet agents for the prevention of thrombosis.

scholarly journals Reassessing the Role of Staphylococcus aureus Clumping Factor and Fibronectin-Binding Protein by Expression in Lactococcus lactis

2001 ◽  
Vol 69 (10) ◽  
pp. 6296-6302 ◽  
Author(s):  
Yok-Ai Que ◽  
Patrice François ◽  
Jacques-Antoine Haefliger ◽  
José-Manuel Entenza ◽  
Pierre Vaudaux ◽  
...  
Keyword(s):  
Staphylococcus Aureus ◽  
Lactococcus Lactis ◽  
Gene Knockout ◽  
Binding Protein ◽  
Single Gene ◽  
Fibronectin Binding Protein ◽  
Fibronectin Binding

ABSTRACT Since Staphylococcus aureus expresses multiple pathogenic factors, studying their individual roles in single-gene-knockout mutants is difficult. To circumvent this problem,S. aureus clumping factor A (clfA) and fibronectin-binding protein A (fnbA) genes were constitutively expressed in poorly pathogenic Lactococcus lactis using the recently described pOri23 vector. The recombinant organisms were tested in vitro for their adherence to immobilized fibrinogen and fibronectin and in vivo for their ability to infect rats with catheter-induced aortic vegetations. In vitro, bothclfA and fnbA increased the adherence of lactococci to their specific ligands to a similar extent as theS. aureus gene donor. In vivo, the minimum inoculum size producing endocarditis in ≥80% of the rats (80% infective dose [ID80]) with the parent lactococcus was ≥107CFU. In contrast, clfA-expressing andfnbA-expressing lactococci required only 105CFU to infect the majority of the animals (P < 0.00005). This was comparable to the infectivities of classical endocarditis pathogens such as S. aureus and streptococci (ID80 = 104 to 105 CFU) in this model. The results confirmed the role ofclfA in endovascular infection, but with a much higher degree of confidence than with single-gene-inactivated staphylococci. Moreover, they identified fnbA as a critical virulence factor of equivalent importance. This was in contrast to previous studies that produced controversial results regarding this very determinant. Taken together, the present observations suggest that if antiadhesin therapy were to be developed, at least both of theclfA and fnbA products should be blocked for the therapy to be effective.

scholarly journals Role of Fibronectin-Binding Proteins A and B inIn VitroCellular Infections andIn VivoSeptic Infections by Staphylococcus aureus

2011 ◽  
Vol 79 (6) ◽  
pp. 2215-2223 ◽  
Author(s):  
Hitomi Shinji ◽  
Yukio Yosizawa ◽  
Akiko Tajima ◽  
Tadayuki Iwase ◽  
Shinya Sugimoto ◽  
...  
Keyword(s):  
Staphylococcus Aureus ◽  
Protein A ◽  
Severe Infection ◽  
Nuclear Factor Κb ◽  
Phagocytic Cells ◽  
Content Type ◽  
Fibronectin Binding

ABSTRACTFibronectin-binding protein A (FnBPA) and FnBPB are important adhesins forStaphylococcus aureusinfection. We constructedfnbAand/orfnbBmutant strains fromS. aureusSH1000, which possesses intactrsbU, and studied the role of these adhesins inin vitroandin vivoinfections. In intravenous infection, allfnbmutants caused a remarkable reduction in the colonization rate in kidneys and the mortality rate of mice.fnbBmutant caused a more severe decrease in body weight than that caused byfnbAmutant. Serum levels of interleukin-6 and nuclear factor κB (NF-κB) activation in spleen cells were remarkably reduced infnbAorfnbA fnbBmutant infections; however, there was no significant reduction infnbBmutant infections. Inin vitrocellular infection, FnBPA was shown to be indispensable for adhesion to and internalization by nonprofessional phagocytic cells upon ingestion by inflammatory macrophages and NF-κB activation. However, both FnBPs were required for efficient cellular responses. The results showed that FnBPA is more important forin vitroandin vivoinfections; however, cooperation between FnBPA and FnBPB is indispensable for the induction of severe infection resulting in septic death.

scholarly journals Ο ρόλος των μεμβρανικών γλυκοπρωτεϊνών στον καρκίνο των ωοθηκών

2013 ◽  
Author(s):  
Ντενάρντα Ντάνγκαη
Keyword(s):  
Suppressor Cells ◽  
Recombinant Antibodies ◽  
Myeloid Derived Suppressor Cells ◽  
In Trans ◽  
In Cis

Καθώς η θεραπεία του καρκίνου των ωοθηκών με τις συμβατικές χημειοθεραπείες δεν είναι αποτελεσματική, αναζητούνται προσεγγίσεις που στοχεύουν συγκεκριμένους καρκινικούς στόχους ή ειδικά σηματοδοτικά μονοπάτια.Ένας από τους στόχους αυτής της μελέτης ήταν η διερεύνηση του ρόλου των γλυκοπρωτεϊνών μεσοθηλίνη και CA125 στην εξέλιξη και μετάσταση του καρκίνου των ωοθηκών αλλά και η διερεύνηση εφαρμογών, που βασίζονται σε αντισώματα, με σκοπό τον περιορισμό των περιτοναϊκών μεταστάσεων. Έτσι, υποθέσαμε ότι η ταυτόχρονη στόχευση των δύο αυτών γλυκοπρωτεϊνών θα μπορούσε να περιορίσει πιο αποτελεσματικά τη μετάσταση. Για να ελέγξουμε την παραπάνω υπόθεση αναπτύξαμε ένα μοντέλο μεταστατικού καρκίνου των ωοθηκών στον ποντικό. Σύμφωνα με την in vivo απεικόνιση, η τοπική χορήγηση του συνδυασμού των δύο αντισωμάτων που στοχεύουν την μεσοθηλίνη και το CA125 περιόρισε τις μικρομεταστάσεις σε σύγκριση με τις ομάδες ποντικών στα οποία χορηγήθηκαν μεμονωμένα αντισώματα. Η ανάλυση των ανοσοποιητικών κυττάρων του καρκινικού μικροπεριβάλλοντος της περιτοναϊκής κοιλότητας έδειξε πως η συνδυασμένη θεραπεία περιόρισε α) τις μικρομεταστάσεις, β) το καρκινικό φορτίο και γ) τα δραστικά προερχόμενα από το μυελό ανοσοκατασταλτικά κύτταρα (myeloid-derived suppressor cells, MDSCs). Η σημασία της παρατήρησής μας είναι προφανής, αφού ένα καρκινικό μικροπεριβάλλον με λιγότερα ανοσοκατασταλτικά στοιχεία ευνοεί την ανοσολογική απόρριψη του όγκου.Η μεσοθηλίνη, εκτός από μια γλυκοπρωτεΐνη προσδεδεμένη στην κυτταρική επιφάνεια μέσω «άγκυρας» γλυκοσυλο-φωσφατιδυλο-ϊνοσιτόλης (GPI), υπάρχει και σε εκκρινόμενη μορφή και συνιστά έναν καρκινικό δείκτη στον ορό των ασθενών με καρκίνο των ωοθηκών. Διατυπώσαμε την υπόθεση ότι τα καρκινικά αντιγόνα με άγκυρα GPI όπως η μεσοθηλίνη, μπορούν να δεσμεύονται στον υποδοχέα της μαννόζης (MR) που εκφράζεται από τα μακροφάγα τα οποία διηθούν τους καρκίνους, μέσω των τελικών καταλοίπων μαννόζης. Επίσης η πρόσδεση της εκκρινόμενης από καρκινικά κύτταρα μεσοθηλίνης στον MR, θα μπορούσε να συνεισφέρει στην ενεργοποίηση των μακροφάγων προς έναν εναλλακτικό, σχετιζόμενο με τον καρκίνο φαινότυπο (TAM). Για να διερευνήσουμε την παραπάνω υπόθεση ελέγξαμε την ύπαρξη προσδεδεμένης μεσοθηλίνης στην επιφάνεια μακροφάγων από ασκίτες ασθενών με καρκίνο των ωοθηκών. Με κυτταρομετρία ροής βρήκαμε ότι τα μακροφάγα τα οποία εξέφραζαν τον υποδοχέα της μαννόζης είχαν στην επιφάνειά τους προσδεδεμένη μεσοθηλίνη. Σε in vitro πειράματα που περιελάμβαναν καλλιέργεια ώριμων μακροφάγων και καρκινικών σειρών ωοθήκης σε συστήματα transwell, επιβεβαιώσαμε την πρόσδεση της εκκρινόμενης από καρκινικά κύτταρα μεσοθηλίνης σε μακροφάγα που στο τεχνητό καρκινικό περιβάλλον υπερεκφράζουν τον υποδοχέα της μαννόζης. Επιπλέον, παρατηρήσαμε πως η εκκρινόμενη μεσοθηλίνη που δεν διαθέτει άγκυρα GPI δεν προσδένεται σε μακροφάγα. Για να αποδείξουμε πως η πρόσδεση οφειλόταν στον υποδοχέα της μαννόζης απομονώσαμε ανασυνδυασμένα αντισώματα κατά της υπομονάδας που αναγνωρίζει με ειδικότητα κατάλοιπα μαννόζης (anti-CDR4-MR human recombinant antibodies (scFv) μετά από σάρρωση βιβλιοθήκης ζύμης που εκφράζει στην επιφάνειά της ανασυνδυασμένα αντισώματα. Τα αντισώματα αυτά παρεμπόδισαν την πρόσδεση της μεσοθηλίνης. Επιπλέον, ο κλώνος #G11, απέτρεψε την πόλωση των μακροφάγων σε φαινότυπο TAM. Αυτό αποδεικνύει πως παράγοντες ικανοί να ρυθμίζουν την πόλωση των μακροφάγων στο καρκινικό μικροπεριβάλλον είναι δυνατόν να πυροδοτήσουν την απόρριψη του όγκου από τοανοσοποιητικό σύστημα.Για να διευρύνουμε τη στόχευση των σχετιζόμενων με τον καρκίνο μακροφάγων (ΤΑΜ), μελετήσαμε επίσης την γλυκοπρωτείνη Β7-Η4 που 1) αντιπροσωπεύει έναν από τους σημαντικούς καταστολείς των Τ λεμφοκυττάρων, 2) υπερεκφράζεταιι στα ΤΑΜ και 3) συσχετίζεται με αυξημένη επιθετικότητα και κακή πρόγνωση για την επιβίωση των ασθενών με καρκίνο των ωοθηκών. Μετά από ανάλυση πρωτογενών καρκινικών κυττάρων από ασκίτες ή συμπαγείς όγκους ή από ποντικούς στους οποίους είχαν δημιουργηθεί όγκοι ωοθήκης, εντοπίσαμε αυξημένη έκφραση του Β7-Η4 στην κυτταρική επιφάνεια. Επίσης, βρήκαμε πως τα διηθούμενα στον όγκο μακροφάγα παρουσίαζαν αυξημένη επιφανειακή έκφραση του Β7-Η4. Για τη στόχευση του Β7-Η4 των καρκινικών κυττάρων και των ανοσοκατασταλτικών ΤΑΜ, απομονώσαμε ανασυνδυασμένα αντισώματα. Επιλεγμένοι κλώνοι αντισωμάτων κατά του Β7-Η4 μελετήθηκαν λεπτομερώς για την ικανότητά τους να παρεμποδίζουν την ανοσοκατασταλτική δράση του Β7-Η4. Τα αποτελέσματά μας έδειξαν ότι ο κλώνος 3#54 μπορούσε να αντιστρέψει την καταστολή της ενεργότητας Τ λεμφοκυττάρων μετά από ομοιοπολική ενεργοποίηση μέσω του CD3 μορίου παρουσία της ανασυνδυασμένης Β7-Η4 πρωτεΐνης. Επιπλέον, αποδείξαμε ότι το B7-H4 που εκφράζεται in cis από αντιγονοπαρουσιαστικά κύτταρα και καρκινικά κύτταρα ή in trans από ΤΑΜs μειώνει την ενεργοποίηση Τ κυττάρων με ειδικότητα για καρκινικά αντίγονα κατόπιν αναγνώρισης των κυττάρων-στόχων τους. Τo ανασυνδυασμένο αντίσωμα κατά του B7-H4 3#54 από την άλλη, εξουδετερώνει την αρνητική επίδραση του Β7-Η4 προάγοντας την ανοσολογική απόκριση των Τ λεμφοκυττάρων κατά των καρκινικών στόχων ή κυττάρων που παρουσιάζουν τον αντιγονικό επίτοπο. Ανακεφαλαιώνοντας, στην παρούσα εργασία μελετήσαμε τον ρόλο της υπερέκφρασης των γλυκοπρωτεϊνών μεσοθηλίνη, CA125, MR και B7-H4. Οι συγκεκριμένες αποτελούν σημαντικούς διαγνωστικούς και προγνωστικούς δείκτες στον καρκίνο των ωοθηκών. Μελετήσαμε την πρόσδεση αυτών των αντιγόνων σε μακροφάγα ή σε Τ λεμφοκύτταρα και αποκαλύψαμε σημαντικές συνέπειες των αλληλεπιδράσεων αυτών για την ανοσολογική απόκριση έναντι καρκινικών κυττάρων. Τέλος, απομονώσαμε ανασυνδυασμένα αντισώματα έναντι των παραπάνω γλυκοπρωτεϊνών και διερευνήσαμε την εφαρμογή τους σε πειραματικές μελέτες για την ανάπτυξη νέων θεραπευτικών μεθόδων στον καρκίνο των ωοθηκών.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document