Healthy Research Rewards
ResearchHub is incentivizing healthy research behavior. At this time, first authors of open access papers are eligible for rewards. Visit the publications tab to view your eligible publications.
Got it
MR
Manohary Rajendram
Author with expertise in Dynamics and Pathogenesis of Cholera Bacteria
Achievements
Open Access Advocate
Cited Author
Key Stats
Upvotes received:
0
Publications:
4
(75% Open Access)
Cited by:
381
h-index:
11
/
i10-index:
11
Reputation
Biology
< 1%
Chemistry
< 1%
Economics
< 1%
Show more
How is this calculated?
Publications
0

A Gut Commensal-Produced Metabolite Mediates Colonization Resistance to Salmonella Infection

Amanda Jacobson et al.Jul 26, 2018
The intestinal microbiota provides colonization resistance against pathogens, limiting pathogen expansion and transmission. These microbiota-mediated mechanisms were previously identified by observing loss of colonization resistance after antibiotic treatment or dietary changes, which severely disrupt microbiota communities. We identify a microbiota-mediated mechanism of colonization resistance against Salmonella enterica serovar Typhimurium (S. Typhimurium) by comparing high-complexity commensal communities with different levels of colonization resistance. Using inbred mouse strains with different infection dynamics and S. Typhimurium intestinal burdens, we demonstrate that Bacteroides species mediate colonization resistance against S. Typhimurium by producing the short-chain fatty acid propionate. Propionate directly inhibits pathogen growth in vitro by disrupting intracellular pH homeostasis, and chemically increasing intestinal propionate levels protects mice from S. Typhimurium. In addition, administering susceptible mice Bacteroides, but not a propionate-production mutant, confers resistance to S. Typhimurium. This work provides mechanistic understanding into the role of individualized microbial communities in host-to-host variability of pathogen transmission.
0
Citation380
0
Save
12

Environmental and physiological factors affecting high-throughput measurements of bacterial growth

Esha Atolia et al.Jun 18, 2020
Abstract Bacterial growth in nutrient-rich and starvation conditions is intrinsically tied to the environmental history and physiological state of the population. While high-throughput technologies have enabled rapid analyses of mutant libraries, technical and biological challenges complicate data collection and interpretation. Here, we present a framework for the execution and analysis of growth measurements with improved accuracy over standard approaches. Using this framework, we demonstrate key biological insights that emerge from consideration of culturing conditions and history. We determined that quantification of the background absorbance in each well of a multi-well plate is critical for accurate measurements of maximal growth rate. Using mathematical modeling, we demonstrated that maximal growth rate is dependent on initial cell density, which distorts comparisons across strains with variable lag properties. We established a multiple-passage protocol that alleviates the substantial effects of glycerol on growth in carbon-poor media, and we tracked growth rate-mediated fitness increases observed during a long-term evolution of Escherichia coli in low glucose concentrations. Finally, we showed that growth of Bacillus subtilis in the presence of glycerol induces a long lag in the next passage due to inhibition of a large fraction of the population. Transposon mutagenesis linked this phenotype to the incorporation of glycerol into lipoteichoic acids, revealing a new role for these envelope components in resuming growth after starvation. Together, our investigations underscore the complex physiology of bacteria during bulk passaging and the importance of robust strategies to understand and quantify growth. Abstract Importance How starved bacteria adapt to and multiply in replete nutrient conditions is intimately linked to their history of previous growth, their physiological state, and the surrounding environment. While automated equipment has enabled high-throughput growth measurements, data interpretation and knowledge gaps regarding the determinants of growth kinetics complicate comparisons between strains. Here, we present a framework for growth measurements that improves accuracy and attenuates the effects of growth history. We determined that background absorbance quantification and multiple passaging cycles allows for accurate growth-rate measurements even in carbon-poor media, which we used to reveal growth-rate increases during long-term laboratory evolution of Escherichia coli . Using mathematical modeling, we showed that maximum growth rate depends on initial cell density. Finally, we demonstrated that growth of Bacillus subtilis with glycerol inhibits the future growth of most of the population, due to lipoteichoic-acid synthesis. These studies highlight the challenges of accurate quantification of bacterial growth behaviors.
12
Citation1
0
Save
1

Temporal profiling of Salmonella transcriptional dynamics during macrophage infection using a comprehensive reporter library

Taylor Nguyen et al.Sep 27, 2023
Abstract The transcriptome of Salmonella enterica serovar Typhimurium ( S . Tm) dynamically responds to the rapid environmental shifts intrinsic to S. Tm lifestyle, exemplified by entry into the Salmonella -containing vacuole (SCV) within macrophages. Intracellular S . Tm must respond to the acidity of the SCV, accumulation of reactive oxygen/nitrogen species, and fluctuations in nutrient availability. Despite thorough RNA-seq-based investigations, the precise transcriptional timing of the expression of many secretion systems, metabolic pathways, and virulence effectors involved in infection has yet to be elucidated. Here, we construct a comprehensive library of GFP-reporter strains representing ∼3,000 computationally identified S. Tm promoter regions to study the dynamics of transcriptional regulation. We quantified promoter activity during in vitro growth in defined and complex media and throughout the timeline of intracellular infection of RAW 246.7 macrophages. Using bulk measurements and single-cell imaging, we uncovered condition-specific transcriptional regulation and population-level heterogeneity in the activity of virulence-related promoters, including SPI2 genes such as ssaR and ssaG . We discovered previously unidentified transcriptional activity from 234 genes, including ones with novel activity during infection that are associated with pathogenecity islands and are involved in metabolism and metal homeostasis. Our library and data sets should provide powerful resources for systems-level interrogation of Salmonella transcriptional dynamics.
0

Bacterial swarming reduces Proteus mirabilis and Vibrio parahaemolyticus cell stiffness and increases β-lactam susceptibility

George Auer et al.Mar 3, 2018
Swarmer cells of the gram-negative uropathogenic bacteria Proteus mirabilis and Vibrio parahaemolyticus become long (>10-100 μm) and multinucleate during their growth and motility on polymer surfaces. We demonstrate increasing cell length is accompanied by a large increase in flexibility. Using a microfluidic assay to measure single-cell mechanics, we identified large differences in swarmer cell stiffness of (bending rigidity of P. mirabilis , 5.5 × 10−22 N m2; V. parahaemolyticus , 1.0 × 10−22 N m2) compared to vegetative cells (1.4 × 10−20 N m2 and 2.2 × 10−22 N m2, respectively). The reduction in bending rigidity (∼2-26 fold) was accompanied by a decrease in the average polysaccharide strand length of the peptidoglycan layer of the cell wall from 28-30 to 19-22 disaccharides. Atomic force microscopy revealed a reduction in P. mirabilis peptidoglycan thickness from 1.5 nm (vegetative) to 1.0 nm (swarmer) and electron cryotomography indicated changes in swarmer cell wall morphology. P. mirabilis and V. parahaemolyticus swarmer cells became increasingly sensitive to osmotic pressure and susceptible to cell wall-modifying antibiotics (compared to vegetative cells)—they were ∼30% more likely to die after 3 h of treatment with minimum inhibitory concentrations of the β-lactams cephalexin and penicillin G. The adaptive cost of swarming is offset by the increase in cell susceptibility to physical and chemical changes in their environment, thereby suggesting the development of new chemotherapies for bacteria that leverage swarming for the colonization of hosts and survival.Importance Proteus mirabilis and Vibrio parahaemolyticus are bacteria that infect humans. To adapt to environmental changes, these bacteria alter their cell morphology and move collectively to access new sources of nutrients in a process referred to as ‘swarming’. We found that a change in the composition and thickness of the peptidoglycan layer of the cell wall makes swarmer cells of P. mirabilis and V. parahaemolyticus more flexible (i.e., reduced cell stiffness) and they become more sensitive to osmotic pressure and cell-wall targeting antibiotics (e.g., β-lactams). These results highlight the importance of assessing the extracellular environment in determining antibiotic doses and the use of β-lactams antibiotics for treating infections caused by swarmer cells of P. mirabilis and V. parahaemolyticus .