Lipopolysccharide (LPS) is an integral component of the Pseudomonas aeruginosa cell envelope, occupying the outer leaflet of the outer membrane in this Gram-negative opportunistic pathogen. It is important for bacterium-host interactions and has been shown to be a major virulence factor for this organism. Structurally, P. aeruginosa LPS is composed of three domains, namely, lipid A, core oligosaccharide, and the distal O antigen (O-Ag). Most P. aeruginosa strains produce two distinct forms of O-Ag, one a homopolymer of D-rhamnose that is a common polysaccharide antigen (CPA, formerly termed A band), and the other a heteropolymer of three to five distinct (and often unique dideoxy) sugars in its repeat units, known as O-specific antigen (OSA, formerly termed B band). Compositional differences in the O units among the OSA from different strains form the basis of the International Antigenic Typing Scheme for classification via serotyping of different strains of P. aeruginosa. The focus of this review is to provide state-of-the-art knowledge on the genetic and resultant functional diversity of LPS produced by P. aeruginosa. The underlying factors contributing to this diversity will be thoroughly discussed and presented in the context of its contributions to host-pathogen interactions and the control/prevention of infection.

Abstract Pain perception and its modulation are fundamental to human learning and adaptive behavior. This study investigated the hypothesis that pain perception is tied to pain’s learning function. Thirty-one participants performed a threat conditioning task where certain cues were associated with a possibility of receiving a painful electric shock. The cues that signalled potential pain or safety were regularly changed, requiring participants to continually establish new associations. Using computational models, we quantified participants’ pain expectations and prediction errors throughout the task and assessed their relationship with pain perception and electrophysiological responses. Our findings suggest that subjective pain perception increases with prediction error, that is when pain was unexpected. Prediction errors were also related to physiological nociceptive responses, including the amplitude of the nociceptive flexion reflex and EEG markers of cortical nociceptive processing (N2-P2 evoked potential and gamma-band power). Additionally, higher pain expectations were related to increased late event-related potential responses and alpha/beta decreases in amplitude during cue presentation. These results further strengthen the idea of a crucial link between pain and learning and suggest that understanding the influence of learning mechanisms in pain modulation could help us understand when and why pain perception is modulated in health and disease.

Quorum sensing, a bacterial signaling system that coordinates group behaviors as a function of cell density, plays an important role in regulating viral (phage) defense mechanisms in bacteria. The opportunistic pathogen Pseudomonas aeruginosa is a model system for the study of quorum sensing. P. aeruginosa is also frequently infected by Pf prophages that integrate into the host chromosome. Upon induction, Pf phages suppress host quorum sensing systems; however, the physiological relevance and mechanism of suppression are unknown. Here, we identify the Pf phage protein PfsE as an inhibitor of Pseudomonas Quinolone Signal (PQS) quorum sensing. PfsE binds to the host protein PqsA, which is essential for the biosynthesis of the PQS signaling molecule. Inhibition of PqsA increases the replication efficiency of Pf virions when infecting a new host and when the Pf prophage switches from lysogenic replication to active virion replication. In addition to inhibiting PQS signaling, our prior work demonstrates that PfsE also binds to PilC and inhibits type IV pili extension, protecting P. aeruginosa from infection by type IV pili-dependent phages. Overall, this work suggests that the simultaneous inhibition of PQS signaling and type IV pili by PfsE may be a viral strategy to suppress host defenses to promote Pf replication while at the same time protecting the susceptible host from competing phages.Quorum sensing regulates phage defense in Pseudomonas aeruginosa . The Pf phage protein PfsE inhibits PQS-mediated quorum sensing by binding to the host enzyme PqsA, while also protecting against type IV pili-dependent phage infection. This dual inhibition strategy promotes Pf replication and safeguards the host from competing phages.

Summary In microbial communities, viruses compete for host cells to infect, and thus evolved diverse ways to inhibit their competitors. One mechanism is Superinfection exclusion (Sie), whereby a virus that has established an infection prevents a secondary infection. We identified a Pseudomonas prophage Sie protein that alters pilus dynamics through the pilus assembly chaperone, PilZ. This protein, known as Zip for Pil Z i nteracting p rotein, does not abrogate pilus activity, but fine tunes it, providing strong phage resistance without a fitness cost. This tuning is modulated through quorum sensing, which coordinates Zip production in concert with bacterial cell density to ensure maximal protection when bacterial populations are at the highest risk of phage infection. Most notably, Zip activity prevents internalization and destruction of phage progeny. We refer to this as the “anti-Kronos effect” after the Greek god who devoured his own children and show that it is a conserved feature of diverse prophage-encoded Sie systems.