Activation of Rho and Rab GTPases dissociates Brucella abortus internalization from intracellular trafficking

Abstract

Brucella abortus is an intracellular pathogen that relies on unconventional virulence factors to infect hosts. In non-professional phagocytes, Rho GTPasesactivation by the Escherichia coli cytotoxic necrotiz ing factor (CNF) promoted massive Brucella entrance by membrane ruffling, a mechanism that differs from the common mode of entrance used by this bacterium in non-treated cells. Cytotoxic necrotizing factor treatment, however, did not alter the intracellular route followed by the wild type or non-virulent defined mutants. In contrast, expression of a constitutively active Rab5Q79L GTPase did not alter cell-invasion by Brucella but hampered its ability to reach the endoplasmic reticulum. The CNF-induced Brucella superinfection did not reduce the ability of host cells to synthesize DNA and progress through the cell cycle. Furthermore, CNF-treatment increased the isolation of Brucella-containing compartments by a factor of 15. These results demonstrate that in nonprofessional phagocytic cells, Brucella manipulates two different sets of GTPases during its biogenesis, being internalization and intracellular trafficking two consecutive but independent processes. Besides, CNF-induced super-infection demonstrates that Brucella does not interfere with crucial cellular processes and has shown its potential as tool to characterize the intracellular compartments occupied by this bacterium.

Brucella abortus es un patógeno intracelular que depende de factores de virulencia no convencionales para infectar a los huéspedes. En los fagocitos no profesionales, la activación de las GTPasas Rho por el factor de necrosis citotóxica (CNF) de Escherichia coli promovió la entrada masiva de Brucella por el erizo de la membrana, un mecanismo que difiere de la el modo común de entrada utilizado por esta bacteria en las células no tratadas. El tratamiento con factor necrosante citotóxico, sin embargo, no alteró la ruta intracelular seguida por el tipo salvaje o no virulento definido mutantes. Por el contrario, la expresión de una Rab5Q79L GTPasa constitutivamente activa no alteró la invasión celular por Brucella, pero dificultó su capacidad de alcanzar el retículo endoplásmico. La superinfección de Brucella inducida por el CNF no redujo la capacidad de las células huéspedes de sintetizar ADN y progresar a través del ciclo celular. Además, el tratamiento con CNF aumentó el aislamiento de los compartimentos que contienen Brucella en un factor de 15. Estos resultados demuestran que en las células fagocitarias no profesionales, Brucella manipula dos conjuntos diferentes de GTPasas durante su biogénesis, siendo la internalización y el tráfico intracelular dos procesos consecutivos pero independientes. Además, la superinfección inducida por el CNF demuestra que La Brucella no interfiere en los procesos celulares cruciales y ha demostrado su potencial como herramienta para caracterizar los compartimentos intracelulares ocupados por esta bacteria.