Detoxificación de metales de transición en Salmonella

Producción CyT

Tesis

Autoría

ESPARIZ, MARTIN

Fecha

01/01/2007

Resumen Información suministrada por el agente en SIGEVA

A elevadas concentraciones, los iones de los metales de transición, ya sean esenciales o no, forman complejos inespecíficos o desencadenan reacciones dentro de la célula que resultan en efectos tóxicos, por lo que ciertos microorganismos, sobre todo de aislamientos medioambientales, cuentan con mecanismos para controlar estrictamente la concentración intracelular de estos metales (31). Las sales de oro y cobre representan un reto particular ya que ambos pueden... A elevadas concentraciones, los iones de los metales de transición, ya sean esenciales o no, forman complejos inespecíficos o desencadenan reacciones dentro de la célula que resultan en efectos tóxicos, por lo que ciertos microorganismos, sobre todo de aislamientos medioambientales, cuentan con mecanismos para controlar estrictamente la concentración intracelular de estos metales (31). Las sales de oro y cobre representan un reto particular ya que ambos pueden participar en reacciones de oxidorreducción o interaccionar fuertemente con los grupos sulfidrilo de las proteínas. Aunque el oro es un elemento muy distribuido, su concentración en la biosfera es muy baja. Sin embargo, existen regiones localmente enriquecidas por causas naturales o antropogénicas (196). Varios microorganismos pueden precipitar el oro disuelto del medio por reducción (196,199-201) e incluso se ha reportado que algunos de estos serían responsables de la formación biótica de granos de oro (200). Hasta ahora, en ningún caso se han descripto los mecanismos por los cuales estos microorganismos son capaces de tolerar altos niveles de oro. A diferencia del oro, el cobre es necesario para el crecimiento bacteriano (239). No obstante, las bacterias cuentan con diversas estrategias para eliminar el cobre excedente, incluyendo diferentes sistemas regulatorios, tales como reguladores del tipo MerR y sistemas de dos componentes que modulan la expresión de factores involucrados en el eflujo, el secuestro, así como en la oxidación del Cu+ en el espacio periplásmico (10,128,177,239). Dentro de los factores involucrados en el eflujo y/o secuestro se distinguen las ATPasas tipo CPx, chaperones de cobre del tipo CopZ, y esporádicamente sistemas adicionales de eflujo del metal del tipo CBA. Salmonella es un género de bacilos gram negativos móviles y anaerobios facultativos que pertenecen a la familia Enterobacteriaceae (1). Cuenta con más de 2200 serotipos capaces de causar gastroenteritis o cuadros sistémicos en una variedad de hospedadores de sangre fría y/o caliente (7,11,17). A diferencia de otras bacterias patógenas, Salmonella es capaz de persistir y proliferar en el medio ambiente como parte de su ciclo infectivo (24-27). La naturaleza ubicua y la alta taza de supervivencia de Salmonella en diversos ambientes que se caracterizan por presentar variabilidad térmica, de osmolaridad, de pH y baja disponibilidad de nutrientes, destaca su gran capacidad de adaptación (28). Salmonella posee varios genes que están ausentes en otras especies entéricas relacionadas, y que no serían requeridos para la virulencia (28), y es posible que los mismos estén involucrados en la supervivencia fuera del hospedador. De acuerdo a los resultados del capítulo I, hemos demostrado que Salmonella cuenta con un locus funcional requerido para la resistencia a oro en medioambientes ricos en sales de este metal. Este locus, formado por los operones gesABC y golTSB, y el gen golB está controlado por el regulador transcripcional GolS, que induce fuertemente la expresión de sus genes blanco en presencia de sales de oro pero no de metales relacionados en el medio de cultivo. El mecanismo de regulación mediado por GolS es similar a todos los reguladores caracterizados que unen metales del grupo IB. Sin embargo, demostramos que las diferencias presentes en el dominio de unión a metal de GolS son responsables de determinar la selectividad del regulador hacia oro y no a otros metales. Sumado a esto, el análisis filogenético de este regulador mostró divergencia respecto del grupo de reguladores ancestrales de cobre. Estas características hacen que podamos definir a GolS como el primer representante caracterizado de una nueva subfamilia de reguladores MerR implicados en el reconocimiento selectivo de oro. Los resultados descriptos en esta Tesis sugieren que el mecanismo de resistencia mediado por locus gesABC-golTSB consiste en la alta sensibilidad de GolS por el ion auroso. Este ion produce una fuerte expresión de los genes del regulón gol. De esta forma, el oro que ingresa a la célula, posiblemente en parte a través de CorA, es rápidamente transportado por GolT al espacio periplásmico, y posteriormente, probablemente en forma de complejo con alguna molécula orgánica, por la bomba de eflujo GesABC hacia el exterior celular. La proteína GolB se encargaría de secuestrar los iones del catión en el citoplasma y/o tomarlo de sitios adventicios. Además, esta proteína podría comportarse como un chaperón de metales y transportar al oro hacia GolT u otra proteína que medie resistencia al metal. El transportador CopA también contribuye a la resistencia a sales de oro. Esto se debe principalmente a la baja capacidad del regulador CueR de discriminar entre Au+ y Cu+. La homeostasis de cobre en S. Typhimurium está poco estudiada. Reportes recientes revelan la importancia en la tolerancia a cobre de la oxidasa multicobre y del regulador transcripcional ortólogos a CueO y CueR de E. coli, que en Salmonella se denominaron CuiD y SctR (o alternativamente CueR), respectivamente (156,157). Los resultados del capítulo II indican que el regulón cue, constituido por los genes copA, cuiD, y cueR, es el sistema central de la homeostasis de cobre en S. Typhimurium. Este sistema es controlado por CueR de manera similar a E. coli. Sin embargo,a diferencia de lo reportado en esta última bacteria, CuiD de S. Typhimuriummostró ser el factor más importante en aerobiosis mientras que CopA cumple un rol más significativo en condiciones de ausencia de oxígeno. Un hecho a destacar es que incluso en anaerobiosis, CuiD contribuye a resistir altos niveles de cobre por un mecanismo aún no esclarecido. Estas diferencias entre ambas enterobacterias relacionadas pueden ser consecuencia (o causa) de que en Salmonella no esté presente el locus cus y que los operones yedWV y yobA-STM1874 no participen en la tolerancia al metal.

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Palabras Clave

COPPER HOMEOSTASISGOLD RESISTANCESALMONELLA