The vitamin A metabolite retinoic acid is shown to act synergistically with the cytokine interleukin-15 (IL-15) to induce IL-12p70 production by intestinal dendritic cells, thereby promoting an inflammatory T-cell response to dietary antigens. IL-15 is upregulated in the guts of patients with coeliac disease, and this new work points to a previously unknown involvement of IL-15 and retinoic acid in promoting an inflammatory immune response to gluten. The vitamin A metabolite retinoic acid is shown to act in conjunction with IL-15 to induce IL-12p70 production by intestinal dendritic cells, thereby promoting an inflammatory T-cell response to dietary antigens. The mechanism may underlie coeliac disease pathogenesis. Under physiological conditions the gut-associated lymphoid tissues not only prevent the induction of a local inflammatory immune response, but also induce systemic tolerance to fed antigens1,2. A notable exception is coeliac disease, where genetically susceptible individuals expressing human leukocyte antigen (HLA) HLA-DQ2 or HLA-DQ8 molecules develop inflammatory T-cell and antibody responses against dietary gluten, a protein present in wheat3. The mechanisms underlying this dysregulated mucosal immune response to a soluble antigen have not been identified. Retinoic acid, a metabolite of vitamin A, has been shown to have a critical role in the induction of intestinal regulatory responses4,5,6. Here we find in mice that in conjunction with IL-15, a cytokine greatly upregulated in the gut of coeliac disease patients3,7, retinoic acid rapidly activates dendritic cells to induce JNK (also known as MAPK8) phosphorylation and release the proinflammatory cytokines IL-12p70 and IL-23. As a result, in a stressed intestinal environment, retinoic acid acted as an adjuvant that promoted rather than prevented inflammatory cellular and humoral responses to fed antigen. Altogether, these findings reveal an unexpected role for retinoic acid and IL-15 in the abrogation of tolerance to dietary antigens.

The plague is caused by the bacterium Yersinia pestis . Plague bacteria are thought to inject effector Yop proteins into host cells via the type III pathway. The identity of the host cells targeted for injection during plague infection is unknown. We found, using Yop β-lactamase hybrids and fluorescent staining of live cells from plague-infected animals, that Y. pestis selected immune cells for injection. In vivo, dendritic cells, macrophages, and neutrophils were injected most frequently, whereas B and T lymphocytes were rarely selected. Thus, it appears that Y. pestis disables these cell populations to annihilate host immune responses during plague.

In the past decade, matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight (MALDI-ToF) mass spectrometry (MS) has become a timely and cost-effective alternative to bacterial identification. The MALDI-ToF MS technique analyzes the total protein of culturable microorganisms at the species level and produces a mass spectra based on peptides which is compared to a database of identified profiles. Consequently, unique signatures of each microorganism are produced allowing identification at the species and, more importantly, strain level. Our present study proposes that the MALDI-ToF MS can be further used to screen functional and metabolic differences. While other studies applied the MALDI-ToF technique to identify subgroups within species, we investigated how various environmental factors could alter the unique bacterial signatures. We found that genetic and phenotypic differences between microorganisms belonging to the same species can be reflected in peptide-mass fingerprints generated by MALDI-ToF MS. These results suggest that MALDI-ToF MS can screen intra-species phenotypic differences of several microorganisms.

Single-cell RNA-sequencing (scRNA-seq) has become an essential tool for characterizing multi-celled eukaryotic systems but current methods are not compatible with bacteria. Here, we introduce microSPLiT, a low cost and high-throughput scRNA-seq method that works for gram-negative and gram-positive bacteria and can resolve transcriptional states that remain hidden at a population level. We applied microSPLiT to >25,000 Bacillus subtilis cells sampled from different growth stages, creating a detailed atlas of changes in metabolism and lifestyle. We not only retrieve detailed gene expression profiles associated with known but rare states such as competence and PBSX prophage induction, but also identify novel and unexpected gene expression states including heterogeneous activation of a niche metabolic pathway in a subpopulation of cells. microSPLiT empowers high-throughput analysis of gene expression in complex bacterial communities.

ABSTRACT Food-borne illnesses are a major health concern worldwide. While 1 in 6 individuals are infected in the United States yearly, there is little research into which dietary factors can alter the risk of infection. Despite evidence suggesting a correlation between obesity and enteric infection, the few reported studies focus on the role of dietary factors and the impact on host tissues and susceptibility. The direct impact of dietary constituents on the virulence of a pathogen has largely been ignored. One component of the Western diet that has been correlated with increasing inflammatory diseases is increased consumption of omega-6 polyunsaturated fatty acids such as arachidonic acid. Here, we show that arachidonic acid directly alters the pathogenicity of the food-borne pathogen Yersinia enterocolitica . Using in vitro cellular adherence assays, proteomic peptide mass fingerprint profiles and in vivo mouse models, we show that arachidonic acid can alter the pathogenesis of Y. enterocolitica by increasing proliferation and intracellular invasion. These findings have major implications in more than food safety, potentially revealing how current dietary habits may increase the virulence of food-borne pathogens.