Factores de patogénesis en Serratia marcescens

Serratia marcescens es un patógeno oportunista de humanos con una incidencia creciente en infecciones nosocomiales, y ha sido identificado como la causa de brotes fatales en unidades de terapia intensiva y neonatales. Una característica relevante de Sma es la producción de numerosas exoproteínas y vesículas de membrana externa (OMVs) que han sido relacionadas con la virulencia de este patógeno. Sin embargo, es escaso el conocimiento que se tiene sobre cómo estos factores contribuyen a la capacidad patogénica de la bacteria, y sobre las estrategias regulatorias que rigen su expresión. Trabajos anteriores realizados por un grupo colaborador con nuestro laboratorio se focalizaron en el contenido proteico de las OMVs de Sma y demostraron su toxicidad frente a la polilla de la cera Galleria mellonella, sin identificar los factores responsables de dicho fenotipo. En el presente trabajo, se amplió el conocimiento sobre la bioquímica y el rol patogénico de las OMVs. En primer lugar, a través de un método de purificación optimizado de vesículas, se re-evaluó el proteoma de las vesículas, identificando una serie de potenciales factores de virulencia asociados. La comparación entre este proteoma y el perteneciente a membrana externa, reveló la presencia de componentes selectivamente seleccionados/excluídos entre estos compartimentos. Entre estos factores, la serralisina PrtA se encontró asociada a OMVs. Tras la co-incubación de OMVs con células epiteliales en cultivo, se detectó la presencia de vesículas dentro de las células, sugiriendo que las mismas son capaces de internalizarse en células del hospedador. Asimismo, altas concentraciones de OMVs resultaron tóxicas frente a estas células de una manera PrtA dependiente. La utilización del modelo in vivo Drosophila melanogaster corroboró la toxicidad causada por PrtA en las vesículas, cuando estas se introdujeron directamente en la hemolinfa de los insectos. Se demostró que las OMVs interaccionan con el sistema inmune innato de Drosophila, disparando la señalización mediada por las vías Imd y Toll, las cuales son necesarias para proveer protección frente a las OMVs. Complementariamente, se obtuvieron evidencias acerca de que las OMVs –mediante la acción de PrtA- alteran la respuesta sistémica a la herida redox dependiente, transformando un mecanismo descripto como protector en detrimental para la supervivencia de los insectos. En una segunda parte del trabajo, teniendo en cuenta la relevancia de la metaloproteasa PrtA como factor de virulencia, nos abocamos a la identificación de las señales y mecanismos regulatorios que modulan su expresión. Se determinó que su expresión se encuentra fuertemente modulada a nivel transcripcional por la fase y la temperatura de crecimiento bacteriano. En la búsqueda de factores regulatorios que modulen la expresión de esta enzima, se determinó que el sistema CpxRA regula de manera negativa la transcripción de prtA a 37°C, mediante la unión de CpxR a una secuencia consenso en la región promotora de prtA. Por otro lado, se identificaron en nuestro aislamiento de Sma otros tres genes codificantes de proteínas con alta homología a PrtA: slpC, slpD, y slpE. Se determinó que SlpE es un nuevo componente del secretoma LipBCD, y además es el blanco principal de la regulación por hierro, dependiente del regulador Fur, de la actividad proteólitica secretada de Serratia. En suma, los resultados obtenidos durante la realización de esta Tesis Doctoral, mostraron que las OMVs son relevantes para el proceso patogénico de Serratia: causan toxicidad en células CHO y letalidad en Drosophila melanogaster, e interaccionan e interfieren con mecanismos de respuesta inmune del insecto. PrtA es el factor de virulencia principal asociado a las OMVs, responsable mayoritario de los fenotipos observados. Se demostró que PrtA es parte del regulón Cpx en Serratia, actuando CpxR como factor represor de prtA a 37C.Fil: Bruna, Roberto Emanuel. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; Argentin