Identification of putative small non coding RNAs in mycobacterium tuberculosis

Mycobacterium tuberculosis, the causative agent of tuberculosis, is one of the world‘s most successful pathogens. Post-transcriptional regulation of gene expression by small non-coding RNA molecules (sRNAs) has been demonstrated in a wide range of pathogenic bacteria and has been shown to play a significant role in the control of virulence. By a bioinformatics screening of intergenic region in M. tuberculosis we identified 3 novel sRNAs in the virulent M. tuberculosis H37Rv strain, named 1B, 5 and 12B. Using a BLAST search we also showed that all the three sRNAs are present in the MTB-Complex mycobacteria, being 1B MTB_Complex-specific, while 5 and 12B sRNAs are present also in M.bovis-Bacillus Calmette-Guérin (BCG), both Pasteur and Japan strains. We showed that the 1B, 5 and 12B sRNAs display differential expression pattern between synthetic medium culture and human macrophages infection, both in vitro and ex vivo. Of note, 1B and 5 sRNAs genes are significantly induced in Broncho alveolar lavage specimens collected from patients with active pulmonary tuberculosis. Interestingly, the 5 and 12B sRNAs displayed differential expression between M. tuberculosis and both the BCG Aventis and Pasteur strains in synthetic medium culture. Moreover, these three novel sRNAs show complementarities to several M. tuberculosis genes, suggesting the potential to act as trans-encoded sRNAs. Our study suggests that the 1B and 5 sRNAs genes likely play an important role within the network that regulates bacterial adaptation to environmental changes and stress conditions and thus might well contribute to control the pathogen virulence.

Mycobacterium tuberculosis è l‘agente eziologico che causa la tubercolosi nell‘uomo. Recentemente la regolazione post-trascrizonale mediata dagli sRNA è stata dimostrata in un ampio gruppo di batteri patogeni, nei quali è implicata nel controllo della virulenza. Attraverso una analisi bioinformatica abbiamo individuato nelle regioni intergeniche del genoma di M. tuberculosis 3 nuovi sRNAs, identificati come sRNAs 1B, sRNAs 5e sRNAs 12B. Eseguendo una ricerca nella banca dati BLAST abbiamo verificato la presenza di questi tre sRNA nel genoma di tutti i ceppi batterici appartenenti al gruppo dei MTB-Complex mycobacteria, con l‘eccezione di M.bovis ed M.bovis-BCG in cui sono presenti solo gli sRNA 5 e 12B. L‘analisi dell‘espressione genica fra M.bovis-BCG ed M. tuberculosis in terreno sintetico mostra una differente induzione degli sRNA 5 e 12B fra il ceppo attenuato di M.bovis-BCG e il ceppo patogeno M.tuberculosis. La trascrizione di questi tre sRNA è indotta in corso di infezione in vitro in macrofagi umani rispetto al terreno sintetico, inoltre l‘espressione degli sRNA 1B e 5 è fortemente indotta in campioni di lavaggi bronco alveolari collezionati in pazienti con tubercolosi polmonare attiva rispetto alla condizione di espressione in vitro. Tramite un analisi bioinformatica e trascrizionale abbiamo anche individuato diversi possibili target per gli sRNA 1B, 5 e 12B. Il nostro studio suggerisce che gli sRNAs 1B e 5 probabilmente giocano un ruolo importante nel complesso network che regola l‘adattamento batterico ai cambiamenti ambientali, alle condizioni di stress, e alla regolazione dei meccanismi di virulenza.