Study of the type 4B protein secretion system (Dot/Icm) and the effector protein SdhA in Piscirickettsia Salmonis

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Abstract (English)

Chilean Salmon Farming is an important industry nowadays in Chile with significanteconomics entry to the country. The troubles with the handling and maintenance of this industry to avoid product losses is a key factor of concern right now. Piscirickettsiosis disease has been a problem that persist over the time in this industry and several attempts had been made to try to solve the mortalities ...

Abstract (English)

Chilean Salmon Farming is an important industry nowadays in Chile with significanteconomics entry to the country. The troubles with the handling and maintenance of this industry to avoid product losses is a key factor of concern right now. Piscirickettsiosis disease has been a problem that persist over the time in this industry and several attempts had been made to try to solve the mortalities induced by this fish pathogen. According to Aquaculture and Fishery report from Sernapesca, the amount of harvest Chilean Atlantic salmon was around 152.806 tons in 2014 and represent around USD$ 1,292 million. During the year 2014, the main cause of mortalities is Piscirickettsiosis, affecting all three salmonid species farmed in Chile, reaching 74% in Atlantic salmon, 73% in rainbow trout and 36% in coho salmon. The lack of effective treatments to control Piscirickettsiosis has emphasized the need to develop techniques for diseases prevention. Management of the disease is based on several husbandry practices including the application of immunostimulants of unproven efficacy and the control of vertical transmission by an expensive selection procedure during reproduction. Piscirickettsia salmonis is the causative agent for Piscirickettsiosis diseases that affects the three salmonid species farming in Chile. Currently, our knowledge about this pathogen is limited to a few articles that described the induction of apoptosis in phagocytic host cells, the presence of the type 4B secretion system at transcript level, the possible evasion of the phagocytic pathway after internalization in the host cell, the increased gene expression levels of two virulence factors with a key role in the intracellular survival (ClpB and BipA), and recently the enclosed genome for the LF-89 strain. The results found in this work, could provide a real evidence how the bacteria can establish the infection inside the host cell, using the Type 4B Secretion System to translocate effector proteins that subvert the vesicle trafficking to its own benefits. Showing the presence at protein level of this secretion system, could generate the possibility to use new antigens to develop new vaccines against this pathogen to control the disease and lower the mortality induced by P. salmonis. [math mode missing closing $]

Translation of the abstract (German)

Lachsfarmen sind heutzutage ein wichtiger Industriesektor in Chile, mit bedeutenden Einnahmen für das Land. Die Handhabung und der Erhalt dieses Industriesektors zur Vermeidung von Produkteinbußen gehören dabei zu den wichtigsten Schlüssel-faktoren. Die Krankheit Piscirickettsiose ist seit längerem ein Problem für diesen Industriesektor und es wurden zahlreiche Versuche unternommen um das ...

Translation of the abstract (German)

Lachsfarmen sind heutzutage ein wichtiger Industriesektor in Chile, mit bedeutenden Einnahmen für das Land. Die Handhabung und der Erhalt dieses Industriesektors zur Vermeidung von Produkteinbußen gehören dabei zu den wichtigsten Schlüssel-faktoren. Die Krankheit Piscirickettsiose ist seit längerem ein Problem für diesen Industriesektor und es wurden zahlreiche Versuche unternommen um das Fisch-sterben , das durch dieses Fisch-Pathogen hervorgerufen wird, in den Griff zu bekommen. Laut Aquakultur und Fischereibericht von Sernapesca (Chilenisches Fischfang- und Fischzucht-Institut), lag der Ertrag des chilenischen Atlantiklachses 2014 bei ca. 152.806 Tonnen, was ca. 1292 Millionen USD entspricht. Im Verlauf von 2014 war die Hauptsterbeursache Piscirickettsiose, die alle drei Lachsarten, die in Chile gezüchtet werden, betraf: 74% des Atlantiklachses, 73% der Regenbogenforellen und 36% des Pazifiklachses. Das Fehlen einer effektiven Behandlungsmethode um Piscirickettsiose in den Griff zu bekommen verdeutlicht die Notwendigkeit, Techniken zur Prävention dieser Krankheit zu entwickeln.
Das heutige Management der Krankheit basiert auf verschiedenen Zuchtpraktiken wie die Anwendung verschiedener Immunstimulantien unbekannter Effektivität und die Kontrolle der vertikalen Übertragung durch eine sehr aufwendige Selektion während der Vermehrungsphase. Piscirickettsiose wird in allen drei in Chile gezüchteten Lachsarten durch Piscirickettsia salmonis hervorgerufen. Momentan beschränkt sich das Wissen zu diesem Fisch-pathogenen Bakterium auf wenige Veröffentlichungen. Diese beschreiben die Induktion der Apoptose von Phagozyten des Wirts, das Vorkommen eines Typ 4B Sekretionssystems auf Transkriptebene, ein mögliches Vermeiden des phagozytären Abbaus nach Internalisation in die Wirtszelle, die verstärkte Expression zweier wesentlicher Virulenzfaktoren mit einer Schlüsselrolle für das intrazelluläre Überleben (ClpB und BipA), und schließlich das vollständige Genom des Stammes LF-89.Die in dieser Arbeit erhaltenen Daten zeigen einen möglichen Weg auf, wie die Bakterien eine intrazelluläre Infektion der Wirtszellen erreichen, indem sie ihr Typ 4B Sekretionssystem verwenden, um Effektorproteine in die Wirtszelle zu translozieren welche dann vesikuläre Prozesse zum eigenen Vorteil verändern. Da dieses Sekretionssystem erstmals auf Proteinebene nachgewiesen wurde, könnte so die Möglichkeit bestehen neue Antigene zu verwenden, um Impfstoffe gegen diese Krankheit zu entwickeln, und so die durch P. salmonis hervorgerufenen Zuchtausfälle zu verringern.