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Salmonella Typhimurium screen identifies shifts in mixed-acid fermentation during gut colonization
Cell Host & Microbe ( IF 20.6 ) Pub Date : 2024-09-17 , DOI: 10.1016/j.chom.2024.08.015 Bidong D Nguyen 1 , Anna Sintsova 1 , Christopher Schubert 1 , Andreas Sichert 2 , Clio Scheidegger 1 , Jana Näf 3 , Julien Huttman 1 , Verena Lentsch 4 , Tim Keys 4 , Christoph Rutschmann 4 , Philipp Christen 1 , Patrick Kiefer 1 , Philipp Keller 1 , Manja Barthel 1 , Miguelangel Cuenca 1 , Beat Christen 5 , Uwe Sauer 2 , Emma Slack 3 , Julia A Vorholt 1 , Shinichi Sunagawa 1 , Wolf-Dietrich Hardt 1
Cell Host & Microbe ( IF 20.6 ) Pub Date : 2024-09-17 , DOI: 10.1016/j.chom.2024.08.015 Bidong D Nguyen 1 , Anna Sintsova 1 , Christopher Schubert 1 , Andreas Sichert 2 , Clio Scheidegger 1 , Jana Näf 3 , Julien Huttman 1 , Verena Lentsch 4 , Tim Keys 4 , Christoph Rutschmann 4 , Philipp Christen 1 , Patrick Kiefer 1 , Philipp Keller 1 , Manja Barthel 1 , Miguelangel Cuenca 1 , Beat Christen 5 , Uwe Sauer 2 , Emma Slack 3 , Julia A Vorholt 1 , Shinichi Sunagawa 1 , Wolf-Dietrich Hardt 1
Affiliation
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How enteric pathogens adapt their metabolism to a dynamic gut environment is not yet fully understood. To investigate how Salmonella enterica Typhimurium (S.Tm) colonizes the gut, we conducted an in vivo transposon mutagenesis screen in a gnotobiotic mouse model. Our data implicate mixed-acid fermentation in efficient gut-luminal growth and energy conservation throughout infection. During initial growth, the pathogen utilizes acetate fermentation and fumarate respiration. After the onset of gut inflammation, hexoses appear to become limiting, as indicated by carbohydrate analytics and the increased need for gluconeogenesis. In response, S.Tm adapts by ramping up ethanol fermentation for redox balancing and supplying the TCA cycle with α-ketoglutarate for additional energy. Our findings illustrate how S.Tm flexibly adapts mixed fermentation and its use of the TCA cycle to thrive in the changing gut environment. Similar metabolic wiring in other pathogenic Enterobacteriaceae may suggest a broadly conserved mechanism for gut colonization.
中文翻译：
鼠伤寒沙门氏菌筛查可识别肠道定植过程中混合酸发酵的变化
肠道病原体如何使其新陈代谢适应动态肠道环境尚不完全清楚。为了调查鼠伤寒沙门氏菌 （S.Tm） 定植于肠道，我们在 gnotobiotic 小鼠模型中进行了 体内转座子诱变筛选。我们的数据表明，混合酸发酵在整个感染过程中有助于肠道管腔的高效生长和能量节约。在初始生长过程中，病原体利用乙酸盐发酵和富马酸盐呼吸作用。肠道炎症发作后，己糖似乎变得有限，正如碳水化合物分析和糖异生需求增加所表明的那样。作为回应，S.Tm 通过增加乙醇发酵来实现氧化还原平衡，并为 TCA 循环提供 α-酮戊二酸以获得额外的能量。我们的研究结果表明 S.Tm 灵活地适应混合发酵及其对 TCA 循环的使用，以在不断变化的肠道环境中茁壮成长。其他致病性肠杆菌科细菌中的类似代谢线路可能表明肠道定植的广泛保守机制。
更新日期：2024-09-17
中文翻译：
鼠伤寒沙门氏菌筛查可识别肠道定植过程中混合酸发酵的变化
肠道病原体如何使其新陈代谢适应动态肠道环境尚不完全清楚。为了调查鼠伤寒沙门氏菌 （S.Tm） 定植于肠道，我们在 gnotobiotic 小鼠模型中进行了 体内转座子诱变筛选。我们的数据表明，混合酸发酵在整个感染过程中有助于肠道管腔的高效生长和能量节约。在初始生长过程中，病原体利用乙酸盐发酵和富马酸盐呼吸作用。肠道炎症发作后，己糖似乎变得有限，正如碳水化合物分析和糖异生需求增加所表明的那样。作为回应，S.Tm 通过增加乙醇发酵来实现氧化还原平衡，并为 TCA 循环提供 α-酮戊二酸以获得额外的能量。我们的研究结果表明 S.Tm 灵活地适应混合发酵及其对 TCA 循环的使用，以在不断变化的肠道环境中茁壮成长。其他致病性肠杆菌科细菌中的类似代谢线路可能表明肠道定植的广泛保守机制。
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