Pseudomonas aeruginosa and Staphylococcus aureus are opportunistic bacterial pathogens that cause severe infections in immunocompromised individuals and cystic fibrosis (CF) patients. Both P. aeruginosa and S. aureus require iron to infect the mammalian host. To obtain iron, these pathogens may rely on siderophore mediated ferric [Fe(III)] iron uptake, ferrous [Fe(II)] iron uptake, or heme uptake at different points during infection. The preferred iron source depends on environmental conditions, including the presence of iron-sequestering host defense proteins. Here, we investigate how the presence of heme, a highly relevant iron source during infection, affects bacterial responses to iron withholding by the innate immune protein calprotectin (CP). Prior work has shown that P. aeruginosa is starved of iron in the presence of CP. We report that P. aeruginosa upregulates expression of heme uptake machinery in response to CP. Furthermore, we show that heme protects P. aeruginosa from CP-mediated inhibition of iron uptake and induction of iron starvation responses. We extend our study to a second bacterial pathogen, S. aureus, and demonstrate that CP also inhibits iron uptake and induces iron starvation responses by this pathogen. Similarly to P. aeruginosa, we show that heme protects S. aureus from CP-mediated inhibition of iron uptake and iron starvation responses. These findings expand our understanding of microbial responses to iron sequestration by CP and highlight the importance of heme utilization for bacterial adaptation to host iron withholding strategies.

中文翻译：

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血红素保护铜绿假单胞菌和金黄色葡萄球菌免受钙卫蛋白诱导的铁饥饿

铜绿假单胞菌和金黄色葡萄球菌是机会性细菌病原体，可在免疫功能低下的个体和囊性纤维化 (CF) 患者中引起严重感染。铜绿假单胞菌和金黄色葡萄球菌都需要铁来感染哺乳动物宿主。为了获得铁，这些病原体可能依赖铁载体介导的三价铁 [Fe(III)] 铁摄取、亚铁 [Fe(II)] 铁摄取或感染期间不同时间点的血红素摄取。优选的铁源取决于环境条件，包括铁螯合宿主防御蛋白的存在。在这里，我们研究了血红素（感染期间高度相关的铁源）的存在如何影响细菌对先天免疫蛋白钙卫蛋白 (CP) 铁扣留的反应。先前的工作表明，铜绿假单胞菌在 CP 存在下缺乏铁。我们报告说 P. 铜绿假单胞菌响应 CP 上调血红素摄取机制的表达。此外，我们表明血红素保护铜绿假单胞菌免受 CP 介导的铁摄取抑制和铁饥饿反应的诱导。我们将研究扩展到第二种细菌病原体金黄色葡萄球菌，并证明 CP 还抑制铁摄取并诱导该病原体引起的铁饥饿反应。与铜绿假单胞菌类似，我们表明血红素保护金黄色葡萄球菌免受 CP 介导的铁摄取和铁饥饿反应的抑制。这些发现扩展了我们对 CP 对铁螯合的微生物反应的理解，并强调了血红素利用对细菌适应宿主铁扣留策略的重要性。铜绿假单胞菌来自 CP 介导的铁吸收抑制和铁饥饿反应的诱导。我们将研究扩展到第二种细菌病原体金黄色葡萄球菌，并证明 CP 还抑制铁摄取并诱导该病原体引起的铁饥饿反应。与铜绿假单胞菌类似，我们表明血红素保护金黄色葡萄球菌免受 CP 介导的铁摄取和铁饥饿反应的抑制。这些发现扩展了我们对 CP 对铁螯合的微生物反应的理解，并强调了血红素利用对细菌适应宿主铁扣留策略的重要性。铜绿假单胞菌来自 CP 介导的铁吸收抑制和铁饥饿反应的诱导。我们将研究扩展到第二种细菌病原体金黄色葡萄球菌，并证明 CP 还抑制铁摄取并诱导该病原体引起的铁饥饿反应。与铜绿假单胞菌类似，我们表明血红素保护金黄色葡萄球菌免受 CP 介导的铁摄取和铁饥饿反应的抑制。这些发现扩展了我们对 CP 对铁螯合的微生物反应的理解，并强调了血红素利用对细菌适应宿主铁扣留策略的重要性。并证明 CP 还抑制铁摄取并诱导该病原体引起的铁饥饿反应。与铜绿假单胞菌类似，我们表明血红素保护金黄色葡萄球菌免受 CP 介导的铁摄取和铁饥饿反应的抑制。这些发现扩展了我们对 CP 对铁螯合的微生物反应的理解，并强调了血红素利用对细菌适应宿主铁扣留策略的重要性。并证明 CP 还抑制铁摄取并诱导该病原体引起的铁饥饿反应。与铜绿假单胞菌类似，我们表明血红素保护金黄色葡萄球菌免受 CP 介导的铁摄取和铁饥饿反应的抑制。这些发现扩展了我们对 CP 对铁螯合的微生物反应的理解，并强调了血红素利用对细菌适应宿主铁扣留策略的重要性。