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Leprohon P, Gingras H, Ouennane S, Moineau S, Ouellette M. A genomic approach to understand interactions between Streptococcus pneumoniae and its bacteriophages. BMC Genomics 2015; 16:972. [PMID: 26582495 PMCID: PMC4652380 DOI: 10.1186/s12864-015-2134-8] [Citation(s) in RCA: 13] [Impact Index Per Article: 1.4] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Track Full Text] [Download PDF] [Figures] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 06/25/2015] [Accepted: 10/23/2015] [Indexed: 01/07/2023] Open
Abstract
BACKGROUND Bacteriophage replication depends on bacterial proteins and inactivation of genes coding for such host factors should interfere with phage infection. To gain further insights into the interactions between S. pneumoniae and its pneumophages, we characterized S. pneumoniae mutants selected for resistance to the virulent phages SOCP or Dp-1. RESULTS S. pneumoniae R6-SOCP(R) and R6-DP1(R) were highly resistant to the phage used for their selection and no cross-resistance between the two phages was detected. Adsorption of SOCP to R6-SOCP(R) was partly reduced whereas no difference in Dp-1 adsorption was noted on R6-DP1(R). The replication of SOCP was completely inhibited in R6-SOCP(R) while Dp-1 was severely impaired in R6-DP1(R). Genome sequencing identified 8 and 2 genes mutated in R6-SOCP(R) and R6-DP1(R), respectively. Resistance reconstruction in phage-sensitive S. pneumoniae confirmed that mutations in a GntR-type regulator, in a glycerophosphoryl phosphodiesterase and in a Mur ligase were responsible for resistance to SOCP. The three mutations were additive to increase resistance to SOCP. In contrast, resistance to Dp-1 in R6-DP1(R) resulted from mutations in a unique gene coding for a type IV restriction endonuclease. CONCLUSION The characterization of mutations conferring resistance to pneumophages highlighted that diverse host genes are involved in the replication of phages from different families.
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Affiliation(s)
- Philippe Leprohon
- Centre de recherche en Infectiologie du Centre de Recherche du CHU de Québec, Université Laval, 2705 Boul. Laurier, Québec, QC, Canada, , G1V 4G2. .,Département de Microbiologie, Infectiologie et Immunologie, Faculté de Médecine, Université Laval, 1050, avenue de la Médecine, Québec, QC, Canada, , G1V 0A6.
| | - Hélène Gingras
- Centre de recherche en Infectiologie du Centre de Recherche du CHU de Québec, Université Laval, 2705 Boul. Laurier, Québec, QC, Canada, , G1V 4G2. .,Département de Microbiologie, Infectiologie et Immunologie, Faculté de Médecine, Université Laval, 1050, avenue de la Médecine, Québec, QC, Canada, , G1V 0A6.
| | - Siham Ouennane
- Département de Biochimie, Microbiologie et Bio-informatique and PROTEO, Faculté des Sciences et Génie, Université Laval, Québec, QC, Canada. .,Félix d'Hérelle Reference Center for Bacterial Viruses and GREB, Faculté de Médecine Dentaire, Université Laval, Québec, QC, Canada.
| | - Sylvain Moineau
- Département de Biochimie, Microbiologie et Bio-informatique and PROTEO, Faculté des Sciences et Génie, Université Laval, Québec, QC, Canada. .,Félix d'Hérelle Reference Center for Bacterial Viruses and GREB, Faculté de Médecine Dentaire, Université Laval, Québec, QC, Canada.
| | - Marc Ouellette
- Centre de recherche en Infectiologie du Centre de Recherche du CHU de Québec, Université Laval, 2705 Boul. Laurier, Québec, QC, Canada, , G1V 4G2. .,Département de Microbiologie, Infectiologie et Immunologie, Faculté de Médecine, Université Laval, 1050, avenue de la Médecine, Québec, QC, Canada, , G1V 0A6.
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Sabri M, Häuser R, Ouellette M, Liu J, Dehbi M, Moeck G, García E, Titz B, Uetz P, Moineau S. Genome annotation and intraviral interactome for the Streptococcus pneumoniae virulent phage Dp-1. J Bacteriol 2011; 193:551-62. [PMID: 21097633 PMCID: PMC3019816 DOI: 10.1128/jb.01117-10] [Citation(s) in RCA: 43] [Impact Index Per Article: 3.3] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [MESH Headings] [Grants] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 09/20/2010] [Accepted: 11/08/2010] [Indexed: 11/20/2022] Open
Abstract
Streptococcus pneumoniae causes several diseases, including pneumonia, septicemia, and meningitis. Phage Dp-1 is one of the very few isolated virulent S. pneumoniae bacteriophages, but only a partial characterization is currently available. Here, we confirmed that Dp-1 belongs to the family Siphoviridae. Then, we determined its complete genomic sequence of 56,506 bp. It encodes 72 open reading frames, of which 44 have been assigned a function. We have identified putative promoters, Rho-independent terminators, and several genomic clusters. We provide evidence that Dp-1 may be using a novel DNA replication system as well as redirecting host protein synthesis through queuosine-containing tRNAs. Liquid chromatography-mass spectrometry analysis of purified phage Dp-1 particles identified at least eight structural proteins. Finally, using comprehensive yeast two-hybrid screens, we identified 156 phage protein interactions, and this intraviral interactome was used to propose a structural model of Dp-1.
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Affiliation(s)
- Mourad Sabri
- Département de Biochimie, de Microbiologie et Bio-Informatiques, Faculté des Sciences et de Génie, Groupe de Recherche en Écologie Buccale, Faculté de Médecine Dentaire, Félix d'Hérelle Reference Center for Bacterial Viruses, Université Laval, Québec, Canada G1V 0A6, Institute of Toxicology and Genetics, Karlsruhe Institute for Technology, Karlsruhe, Germany, Centre de Recherche en Infectiologie de l'Université Laval, Centre Hospitalier Universitaire de Québec, Québec, Canada G1V 4G2, The Medicines Company, Ville St. Laurent, Quebec, Canada, Centro de Investigaciones Biológicas, CSIC, Madrid, Spain, Crump Institute for Molecular Imaging, Los Angeles, California, J. Craig Venter Institute, Rockville, Maryland
| | - Roman Häuser
- Département de Biochimie, de Microbiologie et Bio-Informatiques, Faculté des Sciences et de Génie, Groupe de Recherche en Écologie Buccale, Faculté de Médecine Dentaire, Félix d'Hérelle Reference Center for Bacterial Viruses, Université Laval, Québec, Canada G1V 0A6, Institute of Toxicology and Genetics, Karlsruhe Institute for Technology, Karlsruhe, Germany, Centre de Recherche en Infectiologie de l'Université Laval, Centre Hospitalier Universitaire de Québec, Québec, Canada G1V 4G2, The Medicines Company, Ville St. Laurent, Quebec, Canada, Centro de Investigaciones Biológicas, CSIC, Madrid, Spain, Crump Institute for Molecular Imaging, Los Angeles, California, J. Craig Venter Institute, Rockville, Maryland
| | - Marc Ouellette
- Département de Biochimie, de Microbiologie et Bio-Informatiques, Faculté des Sciences et de Génie, Groupe de Recherche en Écologie Buccale, Faculté de Médecine Dentaire, Félix d'Hérelle Reference Center for Bacterial Viruses, Université Laval, Québec, Canada G1V 0A6, Institute of Toxicology and Genetics, Karlsruhe Institute for Technology, Karlsruhe, Germany, Centre de Recherche en Infectiologie de l'Université Laval, Centre Hospitalier Universitaire de Québec, Québec, Canada G1V 4G2, The Medicines Company, Ville St. Laurent, Quebec, Canada, Centro de Investigaciones Biológicas, CSIC, Madrid, Spain, Crump Institute for Molecular Imaging, Los Angeles, California, J. Craig Venter Institute, Rockville, Maryland
| | - Jing Liu
- Département de Biochimie, de Microbiologie et Bio-Informatiques, Faculté des Sciences et de Génie, Groupe de Recherche en Écologie Buccale, Faculté de Médecine Dentaire, Félix d'Hérelle Reference Center for Bacterial Viruses, Université Laval, Québec, Canada G1V 0A6, Institute of Toxicology and Genetics, Karlsruhe Institute for Technology, Karlsruhe, Germany, Centre de Recherche en Infectiologie de l'Université Laval, Centre Hospitalier Universitaire de Québec, Québec, Canada G1V 4G2, The Medicines Company, Ville St. Laurent, Quebec, Canada, Centro de Investigaciones Biológicas, CSIC, Madrid, Spain, Crump Institute for Molecular Imaging, Los Angeles, California, J. Craig Venter Institute, Rockville, Maryland
| | - Mohammed Dehbi
- Département de Biochimie, de Microbiologie et Bio-Informatiques, Faculté des Sciences et de Génie, Groupe de Recherche en Écologie Buccale, Faculté de Médecine Dentaire, Félix d'Hérelle Reference Center for Bacterial Viruses, Université Laval, Québec, Canada G1V 0A6, Institute of Toxicology and Genetics, Karlsruhe Institute for Technology, Karlsruhe, Germany, Centre de Recherche en Infectiologie de l'Université Laval, Centre Hospitalier Universitaire de Québec, Québec, Canada G1V 4G2, The Medicines Company, Ville St. Laurent, Quebec, Canada, Centro de Investigaciones Biológicas, CSIC, Madrid, Spain, Crump Institute for Molecular Imaging, Los Angeles, California, J. Craig Venter Institute, Rockville, Maryland
| | - Greg Moeck
- Département de Biochimie, de Microbiologie et Bio-Informatiques, Faculté des Sciences et de Génie, Groupe de Recherche en Écologie Buccale, Faculté de Médecine Dentaire, Félix d'Hérelle Reference Center for Bacterial Viruses, Université Laval, Québec, Canada G1V 0A6, Institute of Toxicology and Genetics, Karlsruhe Institute for Technology, Karlsruhe, Germany, Centre de Recherche en Infectiologie de l'Université Laval, Centre Hospitalier Universitaire de Québec, Québec, Canada G1V 4G2, The Medicines Company, Ville St. Laurent, Quebec, Canada, Centro de Investigaciones Biológicas, CSIC, Madrid, Spain, Crump Institute for Molecular Imaging, Los Angeles, California, J. Craig Venter Institute, Rockville, Maryland
| | - Ernesto García
- Département de Biochimie, de Microbiologie et Bio-Informatiques, Faculté des Sciences et de Génie, Groupe de Recherche en Écologie Buccale, Faculté de Médecine Dentaire, Félix d'Hérelle Reference Center for Bacterial Viruses, Université Laval, Québec, Canada G1V 0A6, Institute of Toxicology and Genetics, Karlsruhe Institute for Technology, Karlsruhe, Germany, Centre de Recherche en Infectiologie de l'Université Laval, Centre Hospitalier Universitaire de Québec, Québec, Canada G1V 4G2, The Medicines Company, Ville St. Laurent, Quebec, Canada, Centro de Investigaciones Biológicas, CSIC, Madrid, Spain, Crump Institute for Molecular Imaging, Los Angeles, California, J. Craig Venter Institute, Rockville, Maryland
| | - Björn Titz
- Département de Biochimie, de Microbiologie et Bio-Informatiques, Faculté des Sciences et de Génie, Groupe de Recherche en Écologie Buccale, Faculté de Médecine Dentaire, Félix d'Hérelle Reference Center for Bacterial Viruses, Université Laval, Québec, Canada G1V 0A6, Institute of Toxicology and Genetics, Karlsruhe Institute for Technology, Karlsruhe, Germany, Centre de Recherche en Infectiologie de l'Université Laval, Centre Hospitalier Universitaire de Québec, Québec, Canada G1V 4G2, The Medicines Company, Ville St. Laurent, Quebec, Canada, Centro de Investigaciones Biológicas, CSIC, Madrid, Spain, Crump Institute for Molecular Imaging, Los Angeles, California, J. Craig Venter Institute, Rockville, Maryland
| | - Peter Uetz
- Département de Biochimie, de Microbiologie et Bio-Informatiques, Faculté des Sciences et de Génie, Groupe de Recherche en Écologie Buccale, Faculté de Médecine Dentaire, Félix d'Hérelle Reference Center for Bacterial Viruses, Université Laval, Québec, Canada G1V 0A6, Institute of Toxicology and Genetics, Karlsruhe Institute for Technology, Karlsruhe, Germany, Centre de Recherche en Infectiologie de l'Université Laval, Centre Hospitalier Universitaire de Québec, Québec, Canada G1V 4G2, The Medicines Company, Ville St. Laurent, Quebec, Canada, Centro de Investigaciones Biológicas, CSIC, Madrid, Spain, Crump Institute for Molecular Imaging, Los Angeles, California, J. Craig Venter Institute, Rockville, Maryland
| | - Sylvain Moineau
- Département de Biochimie, de Microbiologie et Bio-Informatiques, Faculté des Sciences et de Génie, Groupe de Recherche en Écologie Buccale, Faculté de Médecine Dentaire, Félix d'Hérelle Reference Center for Bacterial Viruses, Université Laval, Québec, Canada G1V 0A6, Institute of Toxicology and Genetics, Karlsruhe Institute for Technology, Karlsruhe, Germany, Centre de Recherche en Infectiologie de l'Université Laval, Centre Hospitalier Universitaire de Québec, Québec, Canada G1V 4G2, The Medicines Company, Ville St. Laurent, Quebec, Canada, Centro de Investigaciones Biológicas, CSIC, Madrid, Spain, Crump Institute for Molecular Imaging, Los Angeles, California, J. Craig Venter Institute, Rockville, Maryland
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