Cloning and characterization of the iron uptake gene iutA from avian Escherichia coli

Abstract

The aim of this work was to isolate, clone and characterize the iron uptake gene iutA from avian pathogenic E. coli (APEC). The iutA gene was isolated from the strain APEC 9, serotype O2:H9, which was cloned in the expression vector pET101/D-TOPO. The gene of 2.2 Kb was sequenced (AY602767, which showed high similarity to the iutA gene from three plasmids, two from APEC, pAPEC-02-ColV (AY545598.4) and pTJ100 (AY553855.1), and one from a human invasive E. coli strain, the pColV K30. The recombinant protein IutA was over expressed in E. coli BL21(DE-3) and was solubilized with urea and purified by Ni-NTA column. This method produced a relatively high yield of r-IutA of approximately 74kDa, which was used to produce the antibody anti-IutA. This anti-IutA reacted with the protein r-IutA and native IutA of APEC 9, as demonstrated by Western blot, showing that the r-IutA conserved epitopes and its antigenicity was preserved. The anti-IutA IgY was able to inhibit the IutA biological activity, inhibiting the sensitivity to cloacin DF13 of APEC9. However, it did not inhibit the growth of APEC9 in M9 and did not protect the chickens inoculated with the APEC, suggesting that the APEC possessed another iron acquisition mechanism distinct of aerobactin.A proteína de membrane externa IutA (iron uptake transport) é o receptor para aerobactina férrica, um fator de virulência encontrado mais frequentemente entre as amostras de E. coli pathogênicas para aves (APEC) do que entre os isolados fecais de aves saudáveis. O gene iutA da amostra APEC 9, sorotipo O2:H9, foi amplificado e clonado no vetor pET101/D-TOPO. O gene iutA 2.2 Kb foi sequenciado (AY602767) e mostrou alta similaridade para gene iutA de três plasmidios, dois da APEC, pAPEC-02-ColV (AY545598.4) e pTJ100 (AY553855.1), e um da amostra E. coli invasiva humana, pColV K30. A proteína IutA recombinante (r-IutA) foi produzida em Escherichia coli BL21(DE-3), solubilizada com uréia e purificada em coluna de níquel Ni-NTA. A r-IutA tem aproximadamente 74kDa e foi utilizada para produzir anticorpos anti-IutA. Este anticorpo reagiu com a r- IutA e com IutA da APEC13, como demonstrado por Western blot, mostrando que a r-IutA tem epitopos conservados e sua antigenicidade foi preservada. O anticorpo anti-IutA foi capaz de inibir a atividade biológica da IutA, inibindo o teste positivo de sensibilidade à cloacina DF13 apresentada pela APEC 9, contudo não inibiu o crescimento da APEC9 crescida em M9 e não protegeu os pintinhos inoculados com APEC 9, sugerindo que a APEC possui outro mecanismo de captação de íons ferro distinto da aerobactina.

Keywords

• Avian Escherichia coli
• iron uptake
• aerobactin receptor
• virulence factor
• iutA gene