تحديد وتحليل وظيفي للطبقة S بروتين سبلا من اليرقات بينيباسيلوس، العامل المسبب – أمريكي، فولبرود، بسبب، نحلة العسل Identification and Functional Analysis of the S-Layer Protein SplA of Paenibacillus larvae, the Causative Agent of American Foulbrood of Honey Bees

تحديد وتحليل وظيفي للطبقة
بروتين سبلا من اليرقات بينيباسيلوس، العامل المسبب
– أمريكي، فولبرود، بسبب، نحلة العسل

البكتيريا إيجابية الجرام، التي تشكل الجراثيم بينيباسيلوس اليرقات هو العامل المسببة لل فولبرود الأمريكية (أف)، و
على الصعيد العالمي، إبيزوتيك الموت من نحل العسل الحضنة. تتسبب فاشيات أف في الغالب عن نوعين من التراكيب الوراثية ل P.
اليرقات، إيريك I و إيريك إي، مع يرقات P. إيريك إي كونه النمط الوراثي أكثر شراسة على مستوى اليرقات. في الآونة الأخيرة، مقارنة
وقد كشفت التحليلات بروتيوم أن P. اليرقات إيريك إي ولكن ليس إيريك أنا قد تؤوي بروتين وظيفي S- طبقة، واسمه سبلا.
نحن هنا تحديد تسلسل الجينومية من سبلا في كل من الأنماط الجينية وإثبات من قبل في المختبر دراسات التجميع الذاتي من
المؤتلف وتنقية البروتين سبلا في تركيبة مع المجهر الإلكتروني أن سبلا هو صحيح S- طبقة البروتين سيلفاسيمبلينغ
في شعرية 2D مربع. وجود بروتين وظيفي S- طبقة رواية لهذه الأنواع البكتيرية. إلى عن على
توضيح الوظيفة البيولوجية لليرقات P. سبلا، وهو نظام وراثي لتعطيل التعبير الجيني في هذا المهم
تم تطوير الممرض النحل العسل. واستندت التحليلات اللاحقة من الوظائف الحيوية في الجسم الحي من سبلا على المقارنة
سلالة من نوع البرية من P. اليرقات إيريك إي مع شيدت حديثا سبلا خروج المغلوب متحولة من هذه السلالة. الاختلافات في الخلية و
مستعمرة مورفولوجيا تشير إلى أن سبلا هو عامل تحديد الشكل. الاختلافات ملحوظ بين P. اليرقات إيريك إي البرية من نوع
والخلايا الطافرة فيما يتعلق ب (1) الالتصاق للخلايا المتوسطة العذراء العذراء و (2) وفيات اليرقات المقاسة في التعرض
تثبت الاختبارات البيولوجية الافتراض بأن الطبقة S من اليرقات P. إيريك هي عامل فوعة مهم. منذ سبلا هو
أول عامل فوعة ثبت ثبت وظيفيا لهذا النوع، بياناتنا توسيع المعرفة من الاختلافات الجزيئية
بين هذين النمطين الجينيين من اليرقات P. وتساهم في شرح الاختلافات الملحوظة في الفوعة. هذه النتائج
تقدم تقدما هائلا في فهمنا ل P. يرقات المرضية.

Identification and Functional Analysis of the S-Layer
Protein SplA of Paenibacillus larvae, the Causative Agent
of American Foulbrood of Honey Bees
Lena Poppinga1, Bettina Janesch2, Anne Fu¨ nfhaus1, Gerhard Sekot2, Eva Garcia-Gonzalez1,
Gillian Hertlein1, Kati Hedtke1, Christina Scha¨ ffer2, Elke Genersch

Identification and Functional Analysis of the S-Layer Protein SplA of Paenibacillus larvae, the Causative Agent of American Foulbrood of Honey Bees
Abstract
The Gram-positive, spore-forming bacterium Paenibacillus larvae is the etiological agent of American Foulbrood (AFB), a
globally occurring, deathly epizootic of honey bee brood. AFB outbreaks are predominantly caused by two genotypes of P.
larvae, ERIC I and ERIC II, with P. larvae ERIC II being the more virulent genotype on larval level. Recently, comparative
proteome analyses have revealed that P. larvae ERIC II but not ERIC I might harbour a functional S-layer protein, named SplA.
We here determine the genomic sequence of splA in both genotypes and demonstrate by in vitro self-assembly studies of
recombinant and purified SplA protein in combination with electron-microscopy that SplA is a true S-layer protein selfassembling
into a square 2D lattice. The existence of a functional S-layer protein is novel for this bacterial species. For
elucidating the biological function of P. larvae SplA, a genetic system for disruption of gene expression in this important
honey bee pathogen was developed. Subsequent analyses of in vivo biological functions of SplA were based on comparing
a wild-type strain of P. larvae ERIC II with the newly constructed splA-knockout mutant of this strain. Differences in cell and
colony morphology suggest that SplA is a shape-determining factor. Marked differences between P. larvae ERIC II wild-type
and mutant cells with regard to (i) adhesion to primary pupal midgut cells and (ii) larval mortality as measured in exposure
bioassays corroborate the assumption that the S-layer of P. larvae ERIC II is an important virulence factor. Since SplA is the
first functionally proven virulence factor for this species, our data extend the knowledge of the molecular differences
between these two genotypes of P. larvae and contribute to explaining the observed differences in virulence. These results
present an immense advancement in our understanding of P. larvae pathogenesis.