Campylobacter jejuni (C. jejuni) infections are of increasing importance worldwide. As a typical mucosal pathogen, the interaction of C. jejuni with mucins is a prominent step in the colonisation of mucosal surfaces. Despite recent advances in understanding the interaction between bacterial pathogens and host mucins, the mechanisms of mucin glycosylation during intestinal C. jejuni infection remain largely unclear. This prompted us to identify relevant regulatory networks that are concerted by miRNAs and could play a role in the mucin modification and interaction. We firstly used a human intestinal in vitro model, in which we observed altered transcription of MUC2 and TFF3 upon C. jejuni NCTC 11168 infection. Using a combined approach consisting of in silico analysis together with in vitro expression analysis, we identified the conserved miRNAs miR-125a-5p and miR-615-3p associated with MUC2 and TFF3. Further pathway analyses showed that both miRNAs appear to regulate glycosyltransferases, which are related to the KEGG pathway ‘Mucin type O-glycan biosynthesis’. To validate the proposed interactions, we applied an in vivo approach utilising a well-established secondary abiotic IL-10−/− mouse model for infection with C. jejuni 81-176. In colonic tissue samples, we confirmed infection-dependent aberrant transcription of MUC2 and TFF3. Moreover, two predicted glycosyltransferases, the sialyltransferases ST3GAL1 and ST3GAL2, exhibited inversely correlated transcriptional levels compared to the expression of the identified miRNAs miR-125a-5p and miR-615-3p, respectively. In this study, we mainly focused on the interaction between miR-615-3p and ST3GAL2 and were able to demonstrate their molecular interaction using luciferase reporter assays and RNAi. Detection of ST3GAL2 in murine colonic tissue by immunofluorescence demonstrated reduced intensity after C. jejuni 81-176 infection and was thus consistent with the observations made above. We report here for the first time the regulation of glycosyltransferases by miRNAs during murine infection with C. jejuni 81-176. Our data suggest that mucin type O-glycan biosynthesis is concerted by the interplay of miRNAs and glycosyltransferases, which could determine the shape of intestinal glycosylated proteins during infection.

中文翻译：

---

空肠弯曲杆菌感染小鼠肠道中的糖基转移酶 ST3GAL2 受 miR-615-3p 的调控

空肠弯曲杆菌（C. jejuni）感染在世界范围内变得越来越重要。作为典型的粘膜病原体，空肠弯曲杆菌与粘蛋白的相互作用是粘膜表面定植的重要步骤。尽管最近在了解细菌病原体和宿主粘蛋白之间的相互作用方面取得了进展，但肠道空肠弯曲杆菌感染期间粘蛋白糖基化的机制仍不清楚。这促使我们确定了由 miRNA 协调并可能在粘蛋白修饰和相互作用中发挥作用的相关调控网络。我们首先使用人类肠道体外模型，在该模型中我们观察到空肠弯曲杆菌 NCTC 11168 感染后 MUC2 和 TFF3 的转录改变。使用由计算机分析和体外表达分析组成的组合方法，我们鉴定了与 MUC2 和 TFF3 相关的保守 miRNA miR-125a-5p 和 miR-615-3p。进一步的通路分析表明，这两种 miRNA 似乎都调节糖基转移酶，这与 KEGG 通路“粘蛋白型 O-聚糖生物合成”有关。为了验证所提出的相互作用，我们应用了一种体内方法，利用成熟的次级非生物 IL-10-/- 小鼠模型感染空肠弯曲杆菌 81-176。在结肠组织样本中，我们证实了 MUC2 和 TFF3 的感染依赖性异常转录。此外，两种预测的糖基转移酶，唾液酸转移酶 ST3GAL1 和 ST3GAL2，分别与已鉴定的 miRNA miR-125a-5p 和 miR-615-3p 的表达水平呈负相关。在这项研究中，我们主要关注 miR-615-3p 和 ST3GAL2 之间的相互作用，并且能够使用荧光素酶报告基因检测和 RNAi 证明它们的分子相互作用。通过免疫荧光检测鼠结肠组织中的 ST3GAL2 表明在空肠弯曲杆菌 81-176 感染后强度降低，因此与上述观察结果一致。我们在这里首次报告了在小鼠感染空肠弯曲杆菌 81-176 期间 miRNA 对糖基转移酶的调节。我们的数据表明粘蛋白型 O-聚糖的生物合成是由 miRNA 和糖基转移酶的相互作用协调的，这可以决定感染期间肠道糖基化蛋白的形状。通过免疫荧光检测鼠结肠组织中的 ST3GAL2 表明在空肠弯曲杆菌 81-176 感染后强度降低，因此与上述观察结果一致。我们在这里首次报告了在小鼠感染空肠弯曲杆菌 81-176 期间 miRNA 对糖基转移酶的调节。我们的数据表明粘蛋白型 O-聚糖的生物合成是由 miRNA 和糖基转移酶的相互作用协调的，这可以决定感染期间肠道糖基化蛋白的形状。通过免疫荧光检测鼠结肠组织中的 ST3GAL2 表明在空肠弯曲杆菌 81-176 感染后强度降低，因此与上述观察结果一致。我们在这里首次报告了在小鼠感染空肠弯曲杆菌 81-176 期间 miRNA 对糖基转移酶的调节。我们的数据表明粘蛋白型 O-聚糖的生物合成是由 miRNA 和糖基转移酶的相互作用协调的，这可以决定感染期间肠道糖基化蛋白的形状。