Regulatory RNAs and adaptation to antibiotics in Staphylococcus aureus : example of 6S RNA and rifampicin susceptibility
ARN régulateurs et adaptation aux antibiotiques chez Staphylococcus aureus : exemple de l'ARN 6S et de la sensibilité à la rifampicine
Résumé
Small RNAs (sRNAs) are tools allowing efficient and quick bacterial adaptation to changing environments. They fine-tune gene regulation in addition to Sigma factors (σ) and transcriptional factors. These regulatory RNAs are involved in many cell processes such as metabolism, virulence and antibiotic resistance. Staphylococcus aureus is an opportunistic pathogen with a flexible genome facilitating the emergence of antimicrobial resistance. These adaptive capacities make S. aureus one of the World Health Organization (WHO) priorities. Among anti-staphylococcal treatment regimen, rifampicin, an RNA polymerase (RNAP) inhibitor, is used in combination against prosthetic device-associated infections. To explore the relationships between sRNAs and antibiotic susceptibility in S. aureus, fitness experiments performed with independent libraries of sRNAs mutants were implemented in the laboratory. In the presence of low level of rifampicin in the growth medium, one mutant, ΔssrSSa, disappeared faster than the others did within the libraries. This mutant carries an ssrSSa gene deletion affecting 6S RNA expression. Interestingly, 6S RNA and rifampicin have the same target, RNAP. 6S RNA was well-studied in Escherichia coli but few ssrS-related phenotypes were described. We have shown that the hypersusceptibility phenotype associated to ΔssrSSa mutant is true for other RNAP inhibitors and extends to other bacteria. We characterized 6S RNA in S. aureus and our results suggest a limited control of σB-dependent transcription in late stationary phase. Moreover, biochemical analyses highlighted a role of 6S RNA in the content of its partner, RNAP-σA. Finally, the ΔssrSSa mutant is more susceptible to cell wall stress compared to its parental strain suggesting an implication of 6S RNA in S. aureus cell wall regulations.
Les ARN régulateurs (ARNrég) sont des outils de précisions utilisés par les bactéries pour s’adapter rapidement à des changements environnementaux. Ils sont responsables d’une régulation génique fine et complètent l’action des facteurs Sigma (σ) et des facteurs de transcription. Les ARNrég interviennent dans de multiples processus : le métabolisme, la virulence ou encore la résistance aux antibiotiques. Staphylococcus aureus est un pathogène opportuniste dont la plasticité génomique est idéale pour faciliter l’émergence de résistances aux antimicrobiens, ce qui en fait une des priorités de l’Organisation Mondiale de la Santé (OMS). Parmi l’arsenal thérapeutique anti-staphylococcique, on retrouve la rifampicine, un inhibiteur de l’ARN polymérase (ARNpol) utilisé en association dans le traitement des infections sur matériel implantable. Afin d’explorer le lien entre ARNrég et sensibilité aux antibiotiques chez S. aureus, des expériences de compétition entre mutants d’ARNrég ont été développées au laboratoire. En présence d’une faible concentration de rifampicine, un mutant, ΔssrSSa, disparaît plus rapidement que les autres. Ce mutant porte une délétion affectant l’expression de l’ARN 6S, un ARNrég interagissant avec l’ARNpol, la cible de la rifampicine. L’ARN 6S a été très étudié chez Escherichia coli mais peu de phénotypes lui sont associés. Nous avons montré que le phénotype d’hypersensibilité à la rifampicine lié à la délétion du gène ssrSSa s’élargissait à d’autres inhibiteurs de l’ARNpol et à d’autres genres bactériens. Nous avons caractérisé l’ARN 6S chez S. aureus et nos résultats suggèrent un contrôle partiel de la transcription dépendante de σB plutôt en phase stationnaire tardive. Des analyses biochimiques révèlent également que l’intégrité de l’holoenzyme ARNpol-σA dépend de son partenaire, l’ARN 6S. Enfin, le mutant ΔssrSSa est plus sensible au stress pariétal par rapport à sa souche parentale, laissant supposer que l’ARN 6S pourrait prendre part aux régulations du métabolisme de la paroi de S. aureus.
Origine : Version validée par le jury (STAR)