Soluble NSF attachment protein receptor molecular mimicry by a Legionella pneumophila Dot/Icm effector

Upon infection, Legionella pneumophila uses the Dot/Icm type IV secretion system to translocate effector proteins from the Legionella-containing vacuole (LCV) into the host cell cytoplasm. The effectors target a wide array of host cellular processes that aid LCV biogenesis, including the manipulation of membrane trafficking. In this study, we used a hidden Markov model screen to identify two novel, non-eukaryotic soluble NSF attachment protein receptor (SNARE) homologs: the bacterial Legionella SNARE effector A (LseA) and viral SNARE homolog A proteins. We characterized LseA as a Dot/Icm effector of L. pneumophila, which has close homology to the Qc-SNARE subfamily. The lseA gene was present in multiple sequenced L. pneumophila strains including Corby and was well distributed among L. pneumophila clinical and environmental isolates. Employing a variety of biochemical, cell biological and microbiological techniques, we found that farnesylated LseA localized to membranes associated with the Golgi complex in mammalian cells and LseA interacted with a subset of Qa-, Qb- and R-SNAREs in host cells. Our results suggested that LseA acts as a SNARE protein and has the potential to regulate or mediate membrane fusion events in Golgi-associated pathways.

Allosteric regulation and substrate activation in cytosolic nucleotidase II from Legionella pneumophila

Cytosolic nucleotidase II (cN-II) from Legionellapneumophila (Lp) catalyzes the hydrolysis of GMP and dGMP displaying sigmoidal curves, whereas catalysis of IMP hydrolysis displayed a biphasic curve in the initial rate versus substrate concentration plots. Allosteric modulators of mammalian cN-II did not activate LpcN-II although GTP, GDP and the substrate GMP were specific activators. Crystal structures of the tetrameric LpcN-II revealed an activator-binding site at the dimer interface. A double mutation in this allosteric-binding site abolished activation, confirming the structural observations. The substrate GMP acting as an activator, partitioning between the allosteric and active site, is the basis for the sigmoidicity of the initial velocity versus GMP concentration plot. The LpcN-II tetramer showed differences in subunit organization upon activator binding that are absent in the activator-bound human cN-II structure. This is the first observation of a structural change induced by activator binding in cN-II that may be the molecular mechanism for enzyme activation. DatabaseThe coordinates and structure factors reported in this paper have been submitted to the Protein Data Bank under the accession numbers and . The accession number of GMP complexed LpcN-II is . Structured digital abstract andby() andby() Structured digital abstract was added on 5 March 2014 after original online publication]

Detección de anticuerpos para Legionella pneumophila en pacientes del Hospital Universitario José Eleuterio González

Tesis ( Maestro en Ciencias) U.A.N.L.

Legionella pneumophila multiplication is enhanced by chronic AMPK signalling in mitochondrially diseased dictyostelium cells

Human patients with mitochondrial diseases are more susceptible to bacterial infections, particularly of the respiratory tract. To investigate the susceptibility of mitochondrially diseased cells to an intracellular bacterial respiratory pathogen, we exploited the advantages of Dictyostelium discoideum as an established model for mitochondrial disease and for Legionella pneumophila pathogenesis. Legionella infection of macrophages involves recruitment of mitochondria to the Legionella-containing phagosome. We confirm here that this also occurs in Dictyostelium and investigate the effect of mitochondrial dysfunction on host cell susceptibility to Legionella. In mitochondrially diseased Dictyostelium strains, the pathogen was taken up at normal rates, but it grew faster and reached counts that were twofold higher than in the wild-type host. We reported previously that other mitochondrial disease phenotypes for Dictyostelium are the result of the activity of an energy-sensing cellular alarm protein, AMP-activated protein kinase (AMPK). Here, we show that the increased ability of mitochondrially diseased cells to support Legionella proliferation is suppressed by antisense-inhibiting expression of the catalytic AMPKα subunit. Conversely, mitochondrial dysfunction is phenocopied, and intracellular Legionella growth is enhanced, by overexpressing an active form of AMPKα in otherwise normal cells. These results indicate that AMPK signalling in response to mitochondrial dysfunction enhances Legionella proliferation in host cells.

Incidência de infecção por Legionella pneumophila em pacientes que internaram no HCPA com pneumonia adquirida na comunidade

Introdução: O diagnóstico microbiológico da infecção por Legionella é complexo, pois a bactéria não é visualizada à coloração de Gram no escarro, e sua cultura não é realizada na maioria dos laboratórios clínicos. A imunofluorescência direta nas secreções respiratórias tem baixa sensibilidade, em torno de 40% e a técnica da “PCR” não é ainda recomendada para o diagnóstico clínico (CDC, 1997). A detecção de anticorpos no soro é a técnica mais utilizada, e o critério definitivo é a soroconversão para no mínimo 1:128, cuja sensibilidade é de 70 a 80% (Edelstein, 1993). Como critérios diagnósticos de possível pneumonia por Legionella, eram utilizados: título único de anticorpos a L pneumophila positivo na diluição 1:256, em paciente com quadro clínico compatível (CDC, 1990) e o achado de antígeno a Legionella na urina (WHO, 1990). Nos últimos anos, porém, com o uso crescente do teste de antigenúria, foram detectados casos de pneumonia por Legionella, que não eram diagnosticados por cultura ou sorologia, tornando-o método diagnóstico de certeza para o diagnóstico de pneumonia por Legionella (CDC, 1997). Por sua fácil execução, resultado imediato, e alta sensibilidade - de 86% a 98% (Kashuba & Ballow, 1986; Harrison & Doshi, 2001), tem sido recomendado para o diagnóstico das PAC que necessitam internação hospitalar (Mulazimoglu & Yu, 2001; Gupta et al., 2001; Marrie, 2001), especialmente em UTI (ATS, 2001). Vários estudos documentaram baixo valor preditivo positivo do título único positivo de 1:256, tornando-o sem valor para o diagnóstico da pneumonia por Legionella, exceto, talvez, em surtos (Plouffe et al., 1995). Outros detectaram alta prevalência de anticorpos positivos na diluição 1:256 na população, em pessoas normais (Wilkinson et al., 1983; Nichol et al., 1991). A partir de 1996, o CDC de Atlanta recomendou que não seja mais utilizado o critério de caso provável de infecção por Legionella pneumophila por título único de fase convalescente ≥1:256, por falta de especificidade(CDC, 1997). A pneumonia por Legionella é raramente diagnosticada, e sua incidência é subestimada. Em estudos de PAC, a incidência da pneumonia por Legionella nos EUA, Europa, Israel e Austrália, foi estimada entre 1% a 16% (Muder & Yu, 2000). Nos EUA, foi estimado que cerca de 8 000 a 23 000 casos de PAC por Legionella ocorrem anualmente, em pacientes que requerem hospitalização (Marston et al., 1994 e 1977). No Brasil, a incidência de PAC causadas por Legionella em pacientes hospitalizados é tema de investigação pertinente, ainda não relatado na literatura. Objetivo: detectar a incidência de pneumonias causadas por Legionella pneumophila sorogrupos 1 a 6, em pacientes que internaram no Hospital de Clínicas de Porto Alegre por PAC, por um ano. Material e Métodos: o delineamento escolhido foi um estudo de coorte (de incidência), constituída por casos consecutivos de pneumonia adquirida na comunidade que internaram no HCPA de 19 de julho de 2000 a 18 de julho de 2001. Para a identificação dos casos, foram examinados diariamente o registro computadorizado das internações hospitalares, exceto as internações da pediatria e da obstetrícia, sendo selecionados todos os pacientes internados com o diagnóstico de pneumonia e de insuficiência respiratória aguda. Foram excluídos aqueles com menos de 18 anos ou mais de 80 anos; os procedentes de instituições, HIV-positivos, gestantes, pacientes restritos ao leito; e portadores de doença estrutural pulmonar ou traqueostomias. Foram excluídos os pacientes que tivessem tido alta hospitalar nos últimos 15 dias, e aqueles já incluídos no decorrer do estudo. Os pacientes selecionados foram examinados por um pesquisador, e incluídos para estudo se apresentassem infiltrado ao RX de tórax compatível com pneumonia, associado a pelo menos um dos sintomas respiratórios maiores (temperatura axilar > 37,8ºC, tosse ou escarro; ou dois sintomas menores (pleurisia, dispnéia, alteração do estado mental, sinais de consolidação à ausculta pulmonar, mais de 12 000 leucócitos/mm3). O estudo foi previamente aprovado pela Comissão de Ética em Pesquisa do HCPA. Os pacientes eram entrevistados por um pesquisador, dando seu consentimento por escrito, e então seus dados clínicos e laboratoriais eram registrados em protocolo individual. Não houve interferência do pesquisador, durante a internação, exceto pela coleta de urina e de sangue para exame laboratoriais específicos da pesquisa. Os pacientes eram agendados, no ambulatório de pesquisa, num prazo de 4 a 12 semanas após sua inclusão no estudo, quando realizavam nova coleta de sangue, RX de tórax de controle, e outros exames que se fizessem necessários para esclarecimento diagnóstico.Todos os pacientes foram acompanhados por 1 ano, após sua inclusão no estudo.Foram utilizadas a técnica de imunofluorescência indireta para detecção de anticorpos das classes IgG, IgM e IgA a Legionella pneumophila sorogrupos 1 a 6 no soro, em duas amostras, colhidas, respectivamente, na 1ª semana de internação e depois de 4 a 12 semanas; e a técnica imunológica por teste ELISA para a detecção do antígeno de Legionella pneumophila sorogrupo 1 na urina, colhida na primeira semana de internação. As urinas eram armazenadas, imediatamente após sua coleta, em freezer a –70ºC, e depois descongeladas e processadas em grupos de cerca de 20 amostras. A imunofluorescência foi feita no laboratório de doenças Infecciosas da Universidade de Louisville (KY, EUA), em amostras de soro da fase aguda e convalescente, a partir da diluição 1:8; e a detecção do antígeno de Legionella pneumophila sorogrupo 1, nas amostras de urina, foi realizada no laboratório de pesquisa do HCPA, pelos investigadores, utilizando um kit comercial de teste ELISA fabricado por Binax (Binax Legionella Urinary Enzyme Assay, Raritan, EUA). As urinas positivas eram recongeladas novamente, para serem enviadas para confirmação no mesmo laboratório americano, ao fim do estudo. Foram adotados como critérios definitivos de infecção por Legionella pneumophila sorogrupos 1 a 6, a soroconversão (elevação de 4 vezes no título de anticorpos séricos entre o soro da fase aguda e da fase convalescente para no mínimo 1:128); ou o achado de antígeno de L pneumophila sorogrupo 1 na urina não concentrada, numa razão superior a 3, conforme instruções do fabricante e da literatura.Os pacientes foram classificados, de acordo com suas características clínicas, em 1º) portadores de doenças crônicas (doenças pulmonares, cardíacas, diabete mellitus, hepatopatias e insuficiência renal); 2º) portadores de doenças subjacentes com imunossupressão; 3º) pacientes hígidos ou com outras doenças que não determinassem insuficiência orgânica. Imunossupressão foi definida como esplenectomia, ser portador de neoplasia hematológica, portador de doença auto-imune, ou de transplante; ou uso de medicação imunossupressora nas 4 semanas anteriores ao diagnóstico (Yu et al., 2002b); ou uso de prednisolona 10 mg/dia ou equivalente nos últimos 3 meses (Lim et al., 2001). As características clínicas e laboratoriais dos pacientes que evoluíram ao óbito por pneumonia foram comparados àquelas dos pacientes que obtiveram cura. Para a análise das variáveis categóricas, utilizou-se o teste qui-quadrado de Pearson ou teste exato de Fisher. Para as variáveis numéricas contínuas, utilizou-se o teste “t“ de Student. Um valor de p< 0,05 foi considerado como resultado estatisticamente significativo (programas SPSS, versão 10). Foi calculada a freqüência de mortes por pneumonia na população estudada, adotando-se a alta hospitalar como critério de cura. Foi calculada a incidência cumulativa para pneumonia por Legionella pneumophila sorogrupos 1 a 6, em um hospital geral, no período de 1 ano. Resultados: durante um ano de estudo foram examinados 645 registros de internação, nos quais constavam, como motivo de baixa hospitalar, o diagnóstico de pneumonia ou de insuficiência respiratória aguda; a maioria desses diagnósticos iniciais não foram confirmados. Desses 645 pacientes, foram incluídos no estudo 82 pacientes, nos quais os critérios clínicos ou radiológicos de pneumonia foram confirmados pelos pesquisadores. Durante o acompanhamento desses pacientes, porém, foram excluídos 23 pacientes por apresentarem outras patologias que mimetizavam pneumonia: DPOC agudizado (5), insuficiência cardíaca (3), tuberculose pulmonar (2), colagenose (1), fibrose pulmonar idiopática (1), edema pulmonar em paciente com cirrose (1), somente infecçâo respiratória em paciente com sequelas pulmonares (4); ou por apresentarem critérios de exclusão: bronquiectasias (4), HIV positivo (1), pneumatocele prévia (1). Ao final, foram estudados 59 pacientes com pneumonia adquirida na comunidade, sendo 20 do sexo feminino e 39 do sexo masculino, com idade entre 24 e 80 anos (média de 57,6 anos e desvio padrão de ±10,6). Tivemos 36 pacientes com doenças subjacentes classificadas como “doenças crônicas”, dos quais 18 pacientes apresentavam mais de uma co-morbidade, por ordem de prevalência: doenças pulmonares, cardíacas, diabete mellitus, hepatopatias e insuficiência renal; neoplasias ocorreram em 9 pacientes, sendo sólidas em 7 pacientes e hematológicas em 2. Dos 59 pacientes, 61% eram tabagistas e 16,9%, alcoolistas. Do total, 10 pacientes apresentavam imunossupressão. Dos demais 13 pacientes, somente um era previamente hígido, enquanto os outros apresentavam tabagismo, sinusite, anemia, HAS, gota, ou arterite de Takayasu. A apresentação radiológica inicial foi broncopneumonia em 59,3% dos casos; pneumonia alveolar ocorreu em 23,7% dos casos, enquanto ambos padrões ocorreram em 15,2% dos pacientes. Pneumonia intersticial ocorreu em somente um caso, enquanto broncopneumonia obstrutiva ocorreu em 5 pacientes (8,5%). Derrame pleural ocorreu em 22% dos casos, e em 21 pacientes (35%) houve comprometimento de mais de um lobo ao RX de tórax. Foram usados beta-lactâmicos para o tratamento da maioria dos pacientes (72,9%9). A segunda classe de antibióticos mais usados foi a das fluoroquinolonas respiratórias, que foram receitadas para 23 pacientes (39,0%), e em 3º lugar, os macrolídeos, usados por 11 pacientes (18,6%). Apenas 16 pacientes não usaram beta-lactâmicos, em sua maioria recebendo quinolonas ou macrolídeos. Dos 43 pacientes que usaram beta-lactâmicos, 25 não usaram nem macrolídeos, nem quinolonas. Em 13 pacientes as fluoroquinolonas respiratórias foram as únicas drogas usadas para o tratamento da pneumonia. Do total, 8 pacientes foram a óbito por pneumonia; em outros 3 pacientes, o óbito foi atribuído a neoplasia em estágio avançado. Dos 48 pacientes que obtiveram cura, 33 (68,7%) estavam vivos após 12 meses. Os resultados da comparação realizada evidenciaram tendência a maior mortalidade no sexo masculino e em pacientes com imunossupressão, porém essa associação não alcançou significância estatística. Os pacientes que usaram somente beta-lactâmicos não apresentaram maior mortalidade do que os pacientes que usaram beta-lactâmicos associados a outras classes de antibióticos ou somente outras classes de antibióticos. Examinando-se os pacientes que utiizaram macrolídeos ou quinolonas em seu regime de tratamento, isoladamente ou combinados a outros antibióticos, observou-se que também não houve diferença dos outros pacientes, quanto à mortalidade. Os pacientes com padrão radiológico de pneumonia alveolar tiveram maior mortalidade, e essa diferença apresentou uma significância limítrofe (p= 0,05). Nossa mortalidade (11,9%) foi similar à de Fang et al. (1990), em estudo clássico de 1991 (13,7%); foi também similar à média de mortalidade das PAC internadas não em UTI (12%), relatada pela ATS, no seu último consenso para o tratamento empírico das PAC (ATS, 2001). Foram detectados 3 pacientes com pneumonia por Legionella pneumophila sorogrupo 1 na população estudada: 2 foram diagnosticados por soroconversão e por antigenúria positiva, e o 3º foi diagnosticado somente pelo critério de antigenúria positiva, tendo sorologia negativa, como alguns autores (McWhinney et al., 2000). Dois pacientes com PAC por Legionella não responderam ao tratamento inicial com beta-lactâmicos, obtendo cura com levofloxacina; o 3º paciente foi tratado somente com betalactâmicos, obtendo cura. Conclusões: A incidência anual de PAC por Legionella pneumophila sorogrupos 1 a 6, no HCPA, foi de 5,1%, que representa a incidência anual de PAC por Legionella pneumophila sorogrupos 1 a 6 em um hospital geral universitário. Comentários e Perspectivas: Há necessidade de se empregar métodos diagnósticos específicos para o diagnóstico das pneumonias por Legionella em nosso meio, como a cultura, a sorologia com detecção de todas as classes de anticorpos, e a detecção do antígeno urinário, pois somente com o uso simultâneo de técnicas complementares pode-se detectar a incidência real de pneumonias causadas tanto por Legionella pneumophila, como por outras espécies. A detecção do antígeno de Legionella na urina é o teste diagnóstico de maior rendimento, sendo recomendado seu uso em todas as PAC que necessitarem internação hospitalar (Mulazimoglu & Yu, 2001; Gupta et al., 2001); em todos os pacientes com PAC que apresentarem fatores de risco potenciais para legionelose (Marrie, 2001); e para o diagnóstico etiológico das pneumonias graves (ATS, 2001). Seu uso é indicado, com unanimidade na literatura, para a pesquisa de legionelose nosocomial e de surtos de legionelose na comunidade.

Distribution of 19 major virulence genes in Legionella pneumophila serogroup 1 isolates from patients and water in Queensland, Australia

The distribution of 19 major virulence genes and the presence of plasmids were surveyed in 141 Legionella pneumophila serogroup (SG) 1 isolates from patients and water in Queensland, Australia. The results showed that 16 of the virulence genes examined were present in all isolates, suggesting that they are life-essential genes for isolates in the environment and host cells. The 65 kb pathogenicity island identified originally in strain Philadelphia-1(T) was detected more frequently in isolates from water (44.2 %) than in those from patients (2.7 %), indicating that the 65 kb DNA fragment may aid the survival of L. pneumophila in the sampled environment. However, the low frequency of the 65 kb fragment in isolates from patients suggests that the pathogenicity island may not be necessary for L. pneumophila to cause disease. Plasmids were not detected in the L. pneumophila SG1 isolates from patients or water studied. There was an association of both lvh and rtxA with the virulent and predominant genotype detected by amplified fragment length polymorphism, termed AF1, whereas the avirulent common isolate from water termed AF16 did not have lvh or rtxA genes, with the exception of one isolate with rtxA. It was found that a PCR detection test strategy with lvh and rtxA as pathogenesis markers would be useful for determining the infection potential of an isolate.

The resistance of intra-amoebal grown legionella pneumophila

Survival studies were conducted on Legionella pneumophila cells that had been grown intracellulary in Acanthamoeba polyphaga and then exposed to polyhexamethylene biguanide (PHMB), benzisothiazolone (BIT), 5-chloro-N-methylisothiazolone (CMIT) and tetradecyltrimethyl ammonium bromide (TTAB). Susceptibilities were also determined for L.pneumophila grown under nutrient sufficient and iron-, nitrogen- and phosphate-depleted conditions, in a chemically defined medium. BIT was relatively ineffective against cells grown under iron-depletion; in contrast iron-depleted conditions increased the susceptibilities of cells to PHMB, TTAB and CMIT. Cells grown under phosphate-depletion showed a marked increase in sensitivity towards all the biocides. Conversely, the activities of all four biocides were greatly reduced against L.pneumophila grown in amoebae. To study the physiological basis for the increased resistance of intra-amoebal grown legionella, the surface properties of the cells were examined by studying outer membrane proteins (OMs), lipopolysaccharides and cellular fatty acids. Intra-amoebal grown legionella were found to differ in several respects compared to cells grown in vitro; they contained a novel 15-kDal OM protein and a monosaturated straight-chain fatty acid (18:19). These compounds were also found in abundant quantities in the host amoeba. Intra-amoebal grown legionella contained more LPS bands than did in vitro grown organisms and were less susceptible to protease K digestion. Cells grown under phosphate depletion were markedly sensitive to protease K digestion and contained lower levels of LPS. Immunoblot analysis of intra-amoebal grown legionella with anti-acanthamoebal serum revealed that both the surface of the bacteria and sarkosyl extracted OMs contained amoebal proteins. These findings suggest that the 15-kDal OM protein is likely to be of amoebal origin and binds tightly to the OM of the bacterium. It is proposed that disruption of amoebal membranes, as a result of intra-amoebal infection liberates macromolecules, including a 15-kDal polypeptide, a major constituent of the membrane, which associates closely with the surface of the legionellae. Thus L.pneumophila which have extraneous membrane material bound to their surface may respond differently to biocide inactivation, as these macromolecules may act as a penetration barrier to such agents. This phenomenon could contribute to the recalcitrance of legionellae in water systems.

Legionella Pneumophila: A Continuing Threat

Legionnaires' Disease has been a continuing source of concern to researchers and to medical personnel. As a result of the questions regarding how it is spread, innkeepers must take certain precautions to protect their property and their guests. The authors offer several legal cautions as well as background information for everyone in the industry.

Use of Galleria mellonella as a model organism to study Legionella pneumophila infection.

Legionella pneumophila, the causative agent of a severe pneumonia named Legionnaires' disease, is an important human pathogen that infects and replicates within alveolar macrophages. Its virulence depends on the Dot/Icm type IV secretion system (T4SS), which is essential to establish a replication permissive vacuole known as the Legionella containing vacuole (LCV). L. pneumophila infection can be modeled in mice however most mouse strains are not permissive, leading to the search for novel infection models. We have recently shown that the larvae of the wax moth Galleria mellonella are suitable for investigation of L. pneumophila infection. G. mellonella is increasingly used as an infection model for human pathogens and a good correlation exists between virulence of several bacterial species in the insect and in mammalian models. A key component of the larvae's immune defenses are hemocytes, professional phagocytes, which take up and destroy invaders. L. pneumophila is able to infect, form a LCV and replicate within these cells. Here we demonstrate protocols for analyzing L. pneumophila virulence in the G. mellonella model, including how to grow infectious L. pneumophila, pretreat the larvae with inhibitors, infect the larvae and how to extract infected cells for quantification and immunofluorescence microscopy. We also describe how to quantify bacterial replication and fitness in competition assays. These approaches allow for the rapid screening of mutants to determine factors important in L. pneumophila virulence, describing a new tool to aid our understanding of this complex pathogen.

Legionella pneumophila secretes a mitochondrial carrier protein during infection

The Mitochondrial Carrier Family (MCF) is a signature group of integral membrane proteins that transport metabolites across the mitochondrial inner membrane in eukaryotes. MCF proteins are characterized by six transmembrane segments that assemble to form a highly-selective channel for metabolite transport. We discovered a novel MCF member, termed Legionellanucleotide carrier Protein (LncP), encoded in the genome of Legionella pneumophila, the causative agent of Legionnaire's disease. LncP was secreted via the bacterial Dot/Icm type IV secretion system into macrophages and assembled in the mitochondrial inner membrane. In a yeast cellular system, LncP induced a dominant-negative phenotype that was rescued by deleting an endogenous ATP carrier. Substrate transport studies on purified LncP reconstituted in liposomes revealed that it catalyzes unidirectional transport and exchange of ATP transport across membranes, thereby supporting a role for LncP as an ATP transporter. A hidden Markov model revealed further MCF proteins in the intracellular pathogens, Legionella longbeachae and Neorickettsia sennetsu, thereby challenging the notion that MCF proteins exist exclusively in eukaryotic organisms.

LtpD is a novel legionella pneumophila effector that binds phosphatidylinositol 3-phosphate and inositol monophosphatase IMPA1

The Dot/Icm type IV secretion system (T4SS) of Legionella pneumophila is crucial for the pathogen to survive in protozoa and cause human disease. Although more than 275 effector proteins are delivered into the host cell by the T4SS, the function of the majority is unknown. Here we have characterized the Dot/Icm effector LtpD. During infection, LtpD localized to the cytoplasmic face of the membrane of the Legionella-containing vacuole (LCV). In A549 lung epithelial cells, ectopically expressed LtpD localized to large vesicular structures that contained markers of endosomal compartments. Systematic analysis of LtpD fragments identified an internal 17-kDa fragment, LtpD_471-626, which was essential for targeting ectopically expressed LtpD to vesicular structures and for the association of translocated LtpD with the LCV. LtpD_471-626 bound directly to phosphatidylinositol 3-phosphate [PtdIns(3)P] in vitro and colocalized with the PtdIns(3)P markers FYVE and SetA in cotransfected cells. LtpD was also found to bind the host cell enzyme inositol (myo)-1 (or 4)-monophosphatase 1, an important phosphatase involved in phosphoinositide production. Analysis of the role of LtpD in infection showed that LtpD is involved in bacterial replication in THP-1 macrophages, the larvae of Galleria mellonella, and mouse lungs. Together, these data suggest that LtpD is a novel phosphoinositide- binding L. pneumophila effector that has a role in intracellular bacterial replication. © 2013, American Society for Microbiology.

Characterization of the tail-specific protease (Tsp) from Legionella

Bacterial tail-specific proteases (Tsps) have been attributed a wide variety of functions including intracellular virulence, cell wall morphology, proteolytic signal cascades and stress response. This study tested the hypothesis that Tsp has a key function for the transmissive form of Legionella pneumophila. A tsp mutant was generated in Legionella pneumophila 130b and the characteristics of this strain and the isogenic wild-type were examined using a range of growth and proteomic analyses. Recombinant Tsp protein was also produced and analyzed. The L. pneumophila tsp mutant showed no defect in growth on rich media or during thermo-osmotic stress conditions. In addition, no defects in cellular morphology were observed when the cells were examined using transmission electron microscopy. Purified recombinant Tsp was found to be an active protease with a narrow substrate range. Proteome analysis using iTRAQ (5% coverage of the proteome) found that, of those proteins detected, only 5 had different levels in the tsp mutant compared to the wild type. ACP (Acyl Carrier Protein), which has a key role for Legionella differentiation to the infectious form, was reduced in the tsp mutant; however, tsp(-) was able to infect and replicate inside macrophages to the same extent as the wild type. Combined, these data demonstrate that Tsp is a protease but is not essential for Legionella growth or cell infection. Thus, Tsp may have functional redundancy in Legionella.

Subcellular localization of legionella Dot/Icm effectors

The translocation of effector proteins by the Dot/Icm type IV secretion system is central to the ability of Legionella pneumophila to persist and replicate within eukaryotic cells. The subcellular localization of translocated Dot/Icm proteins in host cells provides insight into their function. Through co-staining with host cell markers, effector proteins may be localized to specific subcellular compartments and membranes, which frequently reflects their host cell target and mechanism of action. In this chapter, we describe protocols to (1) localize effector proteins within cells by ectopic expression using green fluorescent protein fusions and (2) localize effector proteins within infected cells using epitope-tagged effector proteins and immuno-fluorescence microscopy.

Health risk from the use of roof-harvested rainwater in Southeast Queensland, Australia, as potable or nonpotable water, determined using quantitative microbial risk assessment

A total of 214 rainwater samples from 82 tanks were collected in urban Southeast Queensland (SEQ) in Australia and analysed for the zoonotic bacterial and protozoan pathogen using real-time binary PCR and quantitative PCR (qPCR). Quantitative Microbial Risk Assessment (QMRA) analysis was used to quantify the risk of infection associated with the exposure to potential pathogens from potable and non-potable uses of roof-harvested rainwater. Of the 214 samples tested, 10.7%, 9.8%, and 5.6%, and 0.4% samples were positive for Salmonella invA, Giardia lamblia β-giardin , Legionella pneumophila mip, and Campylobacter jejuni mapA genes. Cryptosporidium parvum could not be detected. The estimated numbers of viable Salmonella spp., G. lamblia β-giradin, and L. pneumophila genes ranged from 1.6 × 101 to 9.5 × 101 cells, 1.4 × 10-1 to 9.0 × 10-1 cysts, and 1.5 × 101 to 4.3 × 101 per 1000 ml of water, respectively. Six risk scenarios were considered from exposure to Salmonella spp., G. lamblia and L. pneumophila. For Salmonella spp., and G. lamblia, these scenarios were: (1) liquid ingestion due to drinking of rainwater on a daily basis (2) accidental liquid ingestion due to garden hosing twice a week (3) aerosol ingestion due to showering on a daily basis, and (4) aerosol ingestion due to hosing twice a week. For L. pneumophila, these scenarios were: (5) aerosol inhalation due to showering on a daily basis, and (6) aerosol inhalation due to hosing twice a week. The risk of infection from Salmonella spp., G. lamblia, and L. pneumophila associated with the use of rainwater for showering and garden hosing was calculated to be well below the threshold value of one extra infection per 10,000 persons per year in urban SEQ. However, the risk of infection from ingesting Salmonella spp. and G. lamblia via drinking exceeds this threshold value, and indicates that if undisinfected rainwater were ingested by drinking, then the gastrointestinal diseases of Salmonellosis and Giardiasis is expected to range from 5.0 × 100 to 2.8 × 101 (Salmonellosis) and 1.0 × 101 to 6.4 × 101 (Giardiasis) cases per 10,000 persons per year, respectively. Since this health risk seems higher than that expected from the reported incidences of gastroenteritis, the assumptions used to estimate these infection risks are critically examined. Nonetheless, it would seem prudent to disinfect rainwater for potable use.