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Dan Portnoy
Author with expertise in Role of Autophagy in Disease and Health
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Deficiency in Galectin-3, -8, and -9 impairs immunity to chronicMycobacterium tuberculosisinfection but not acute infection with multiple intracellular pathogens

Huntly Morrison et al.Dec 29, 2022
Abstract Macrophages employ an array of pattern recognition receptors to detect and eliminate intracellular pathogens that access the cytosol. The cytosolic carbohydrate sensors Galectin-3, -8, and -9 (Gal-3, Gal-8, and Gal-9) recognize damaged pathogen-containing phagosomes, and Gal-3 and Gal-8 are reported to restrict bacterial growth via autophagy in cultured cells. However, the contribution of these galectins to host resistance during bacterial infection remains unclear. We found that Gal-9 binds directly to Mycobacterium tuberculosis ( Mtb ) and Salmonella enterica serovar Typhimurium ( Stm ) and localizes to Mtb in macrophages. To determine the combined contribution of membrane damage-sensing galectins to immunity in vivo, we generated Gal-3, -8, and - 9 triple knockout (TKO) mice. Mtb infection of primary macrophages from TKO mice resulted in defective lysosomal trafficking but normal bacterial replication. Surprisingly, these mice had no discernable defect in resistance to acute infection with Mtb , Stm or Listeria monocytogenes , and had only modest impairments in bacterial growth restriction and CD4 T cell activation during chronic Mtb infection. Collectively, these findings indicate that while Gal-3, -8, and -9 respond to an array of intracellular pathogens, together these membrane damage-sensing galectins play a limited role in host resistance to bacterial infection. Author Summary Intracellular bacterial pathogens cause many of the world’s most deadly infectious diseases. A common requirement for nearly all intracellular pathogens is the ability to damage the endomembrane compartments in which they reside, which allows pathogens access to the nutrient-rich cytosol of the host. However, membrane damage also creates a “pattern of pathogenesis” that triggers antimicrobial immune responses. Galectin-3, -8, and -9 (Gal-3, Gal-8, and Gal-9) act as a surveillance system for membrane damage and Gal-3 and Gal-8 inhibit bacterial growth by activating autophagy, a cellular pathway that can capture cytosolic bacteria and degrade them in lysosomes. Membrane damage-sensing galectins were hypothesized to promote bacterial killing during acute infection yet their role in the immune response of an infected animal remains unclear. Here, we show that mice deficient for Gal-3, -8, and -9 had no defects in resistance to acute infection with the pathogens Listeria monocytogenes, Salmonella enterica serovar Typhimurium, and Mycobacterium tuberculosis ( Mtb ), and were only modestly susceptible to chronic Mtb infection. Our data suggest that Gal-3, -8 and -9 are not critical for innate immune responses during acute infection and may play a more prominent role in the adaptive immune response. These results broaden our understanding of the role of membrane damage-sensing pathways in host defense against bacterial infection.
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An Mtb-Human Protein-Protein Interaction Map Reveals that Bacterial LpqN Antagonizes CBL, a Host Ubiquitin Ligase that Regulates the Balance Between Anti-Viral and Anti-Bacterial Responses

Bennett Penn et al.Oct 13, 2017
Although macrophages are armed with potent anti-bacterial functions, Mycobacterium tuberculosis (Mtb) replicates inside these innate immune cells. Determinants of macrophage-intrinsic bacterial control, and the Mtb strategies to overcome them are poorly understood. To further study these processes, we used a systematic affinity tag purification mass spectrometry (AP-MS) approach to identify 187 Mtb-human protein-protein interactions (PPIs) involving 34 secreted Mtb proteins. This interaction map revealed two new factors involved in Mtb pathogenesis -- the secreted Mtb protein, LpqN, and its binding partner, the human ubiquitin ligase CBL. We discovered that an lpqN Mtb mutant is attenuated in macrophages, but growth is restored when CBL is removed. Conversely, Cbl-/- macrophages are resistant to viral infection, indicating that CBL regulates cell-intrinsic polarization between anti-bacterial and anti-viral immunity. Collectively, these findings illustrate the utility of this Mtb-human PPI map as a resource for developing a deeper understanding of the intricate interactions between Mtb and its host.