Role of cell surface glycoconjugates in E. faecalis virulence and pathogenesis

With an increasing number of bacterial antibiotic resistances, studying bacterial pathogenicity determinants has become a focus of microbiological research. E. faecalis is one of the leading causes of nosocomial infections, posing a serious threat to hospitalized patients, due to an always growing isolation of strains resistant to even last resort antibiotics, e. g. vancomycin. In this study we examined enterococcal surface components, focusing on their role in a row of important features of pathogenicity, like biofilm formation, the tremendous importance of which in the clinical setting had been underestimated for decades. Using E. faecalis deletion mutants we were able to show that modifications of enterococcal cell surface glycoconjugates like teichoic acids, leading to alterations of biophysical properties, play an important role in bacterial adaptation to and interaction with the environment. Teichoic acids are central components of the gram positive surface. Both biofilm formation and bacteria-host interactions proved to be strongly dependent on teichoic acid structure: we showed a significant impairment of these enterococcal features in both a mutant deficient in teichoic acid alanylation and a mutant with defects in glycolipid synthesis, which is necessary for correct anchoring of the lipoteichoic acid to the cell membrane. This study will help understanding the dynamics of E. faecalis pathogenicity and contribute to the search for targets of novel antibacterial therapeutics and vaccines.Con il sempre maggiore incremento nella frequenza di isolamento di ceppi batterici multiresistenti, lo studio dei fattori di virulenza e/o dei meccanismi di patogenicità ha acquisito crescente importanza nell’ambito della ricerca microbiologica. Enterococcus faecalis è una delle principali cause di infezioni nosocomiali, e l’aumento di ceppi resistenti agli antibiotici d’elezione, quali la vancomicina, pone serie difficoltà nel trattamento di pazienti ospedalizzati. Lo scopo di questo studio si è incentrato sulla caratterizzazione di alcune componenti di superficie degli enterococci coinvolte in una serie di processi, tra cui la formazione di biofilm, che negli ultimi decenni ha acquisito sempre maggiore importanza quale fattore favorente lo sviluppo di infezioni. Manipolando geneticamente ceppi di E. faecalis, siamo stati in grado di dimostrare come alterazioni nella struttura di molecole glicosilate di superficie, tra cui gli acidi teicoici, portino a drastiche perturbazioni delle caratteristiche biofisiche del rivestimento batterico le quali, a loro volta, rivestono un ruolo di primaria importanza sia nell’adattamento del batterio all’ambiente, sia nelle diverse interazioni con superfici “animate” o “inanimate”. Gli acidi teicoici sono una delle principali componenti della superficie dei batteri gram positivi. Sia la formazione di biofilm, che le interazioni batterio-ospite si sono dimostrate fortemente dipendenti dalla struttura di queste complesse molecole di superficie: nel corso di questo studio siamo stati in grado di dimostrare che, sia un ceppo mutato nella via di modificazione degli acidi teicoici (tramite il legame di residui di alanina), che un mutante difettivo nella sintesi di glicolipidi – responsabili dell’ancoraggio dell’acido lipoteicoico alla membrana cellulare – sono difettivi in numerosi aspetti coinvolti nel meccanismo patogenetico tra cui la formazione di biofilm, l’adesione alle cellule eucariotiche, e la resistenza ai peptidi cationici antimicrobici. I dati ottenuti serviranno a migliorare la nostra comprensione dei meccanismi patogenici messi in atto da E.faecalis e potranno contribuire agli studi volti a valutare possibili bersagli per nuove strategie terapeutiche e vaccinali