On the origin of the selectivity of plasmidic H-NS towards horizontally acquired DNA: Linking H-NS oligomerization and cooperative DNA binding

The nucleoid-associated protein H-NS is a global modulator of the expression of genes associated with adaptation to environmental changes. A variant of H-NS expressed in the R27 plasmid was previously shown to selectively modulate the expression of horizontally acquired genes, with minimal effects on core genes that are repressed by the chromosomal form of H-NS. Both H-NS proteins are formed by an oligomerization domain and a DNA-binding domain, which are connected by a linker that is highly flexible in the absence of DNA. We studied DNA binding by means of oligomer-forming chimeric proteins in which domains of the chromosomal and plasmidic variants are exchanged, as well as in monomeric truncated forms containing the DNA-binding domain and variable portions of the linker. Point mutations in the linker were also examined in full-length and truncated H-NS constructs. These experiments show that the linker region contributes to DNA binding affinity and that it is a main component of the distinct DNA binding properties of chromosomal and plasmidic H-NS. We propose that interactions between the linker and DNA limit the flexibility of the connection between H- NS oligomerization and DNA binding and provide an allosteric indirect readout mechanism to detect long- range distortions of DNA, thus enabling discrimination between core and horizontally acquired DNA.

Differential regulation of horizontally acquired and core genome genes by the bacterial modulator H-NS

Horizontal acquisition of DNA by bacteria dramatically increases genetic diversity and hence successful bacterial colonization of several niches, including the human host. A relevant issue is how this newly acquired DNA interacts and integrates in the regulatory networks of the bacterial cell. The global modulator H-NS targets both core genome and HGT genes and silences gene expression in response to external stimuli such as osmolarity and temperature. Here we provide evidence that H-NS discriminates and differentially modulates core and HGT DNA. As an example of this, plasmid R27-encoded H-NS protein has evolved to selectively silence HGT genes and does not interfere with core genome regulation. In turn, differential regulation of both gene lineages by resident chromosomal H-NS requires a helper protein: the Hha protein. Tight silencing of HGT DNA is accomplished by H-NS-Hha complexes. In contrast, core genes are modulated by H-NS homoligomers. Remarkably, the presence of Hha-like proteins is restricted to the Enterobacteriaceae. In addition, conjugative plasmids encoding H-NS variants have hitherto been isolated only from members of the family. Thus, the H-NS system in enteric bacteria presents unique evolutionary features. The capacity to selectively discriminate between core and HGT DNA may help to maintain horizontally transmitted DNA in silent form and may give these bacteria a competitive advantage in adapting to new environments, including host colonization.

Differential regulation of horizontally acquired and core genome genes by the bacterial modulator H-NS

Horizontal acquisition of DNA by bacteria dramatically increases genetic diversity and hence successful bacterial colonization of several niches, including the human host. A relevant issue is how this newly acquired DNA interacts and integrates in the regulatory networks of the bacterial cell. The global modulator H-NS targets both core genome and HGT genes and silences gene expression in response to external stimuli such as osmolarity and temperature. Here we provide evidence that H-NS discriminates and differentially modulates core and HGT DNA. As an example of this, plasmid R27-encoded H-NS protein has evolved to selectively silence HGT genes and does not interfere with core genome regulation. In turn, differential regulation of both gene lineages by resident chromosomal H-NS requires a helper protein: the Hha protein. Tight silencing of HGT DNA is accomplished by H-NS-Hha complexes. In contrast, core genes are modulated by H-NS homoligomers. Remarkably, the presence of Hha-like proteins is restricted to the Enterobacteriaceae. In addition, conjugative plasmids encoding H-NS variants have hitherto been isolated only from members of the family. Thus, the H-NS system in enteric bacteria presents unique evolutionary features. The capacity to selectively discriminate between core and HGT DNA may help to maintain horizontally transmitted DNA in silent form and may give these bacteria a competitive advantage in adapting to new environments, including host colonization.

Développement psychomoteur des enfants nés prématurément avec retard de croissance

La grande prématurité, soit une naissance avant 32/40 semaines de gestation, concerne 1% des enfants en Suisse. L'avenir développemental de ces enfants prématurés est influencé pai" des facteurs présents avant la naissance, durant le séjour néonatal, puis par l'environnement. Certains enfants, à terme ou prématurés, naissent avec un poids trop petit pour l'âge gestationnel (Retard de Croissance Intra-utérin, RCIU). Chez les enfants nés à terme, les recherches montrent que cet élément est associé à des troubles du comportement, et notamment une hyperactivité. Chez l'enfant grand prématuré, les résultats sont plus mitigés, certaines études montrent plus de déficiences cognitives, d'autres plus d'hyperactivité, et finalement d'autres aucune séquelle. L'objectif de cette analyse rétrospective était donc d'évaluer l'impact, dans une cohorte d'enfants prématurés nés entre 2000 et 2005, du RCIU sur les scores cognitifs, le risque de déficience motrice, visuelle ou auditive, et le comportement. Durant cette période, 523 patients nés avant 32 semaines de gestation ont été hospitalisés dans notre centre tertiaire, dont 450 ont survécu et 343 (76%) ont été évalués à l'âge de 5 ans. L'évaluation à 5 ans comprenait une anamnèse, un examen neurologique détaillé, une évaluation cognitive au moyen d'un test standardisé, le K-ABC, et un questionnaire de dépistage des troubles du comportement (Strengths and Difficulties Questionnaire). Les analyses de régression ont montré l'absence d'association entre le petit poids de naissance et les score cognitifs, le risque de déficience neuro dé veloppementale (retard mental, paralysie cérébrale, cécité ou surdité), ou l'utilisation de thérapies. Par contre, comme chez les enfants nés à terme, cet élément était significativement associé au comportement hyperactif. Les facteurs néonataux associés au score cognitif dans l'analyse multi variée étaient l'âge gestationnel, le niveau socio-économique et les lésions cérébrales majeures. Le risque de déficience était influencé par l'âge gestationnel, les lésions cérébrales, la consommation de tabac durant la grossesse et l'asphyxie néonatale (pH< 7.0 et encéphalopathie). La présence de lésions cérébrales majeures était associée à l'utilisation de plusieurs thérapies, alors que 1 utilisation d'une seule thérapie était associée à l'âge gestationnel, à la présence d'une entérocolite nécrosante, ou d'une asphyxie néonatale. Conclusion : Dans notre cohorte, le petits poids de naissance chez les enfants grands prématurés n'était associé qu'au comportement hyperactif, et à aucune autre séquelle neurodeveloppementale. Pour mieux définir l'impact du RCIU chez les grands prématurés, des etudes complémentaires, permettant de distinguer les patients avec petit poids constitutionnel de ceux avec retard de croissance, sont nécessaires.