En la vida cotidiana, las personas están en permanente contacto con gran cantidad de bacterias. Una de ellas es Pseudomonas aeruginosa, ampliamente distribuida en la naturaleza. Se puede aislar de muestras de suelo, aguas puras y contaminadas, así como de plantas, animales y hasta de personas sanas.
Por sus características esta bacteria es de importancia a nivel biotecnológico, pero a su vez implica un importante problema de salud. Por ello, un grupo de científicos cordobeses liderado por Andrea Smania, investigadora Independiente del CONICET en el Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba (CIQUIBIC, CONICET-UNC), se dedica al estudio de los mecanismos adaptativos en este organismo, particularmente aquellos relacionados con el control de la tasa de mutación.
Ahora, en colaboración con un grupo de investigadores dirigidos por Néstor Carrillo del Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario (IBR, CONICET-UNR), dan un nuevo paso hacia el entendimiento de sus estrategias de supervivencia, lo que podría conducir a nuevas terapias para combatir enfermedades causadas por este agente infeccioso.
En un reciente estudio publicado en la revista PLOS Genetics, los científicos identificaron un gen en el genoma de Pseudomonas aeruginosa cuyo producto contribuye a la supervivencia y la virulencia de este microorganismo.
Uno de cada diez hospitales presenta casos de infecciones oportunistas con esta bacteria, que afecta a pacientes inmunocomprometidos, especialmente a aquellos internados en terapia intensiva con cáncer, VIH o quemados. Pero existe un grupo poblacional especialmente vulnerable a las infecciones con Pseudomonas aeruginosa formado por los enfermos de fibrosis quística, en los cuales constituye la principal causa de morbilidad y muerte asociada a esta enfermedad.
En el pulmón fibroquístico y otros entornos patológicos, la bacteria debe enfrentar el ataque oxidativo del hospedador, y existe una correlación entre la virulencia y la posibilidad de tolerar estos asaltos oxidativos. Por otra parte, Pseudomonas es resistente a una gran cantidad de antibióticos pertenecientes a diferentes familias, cuyos mecanismos de acción en muchos casos están asociados a la generación de estrés oxidativo.
Foco de la investigación
“La gran flexibilidad de la expresión genética en Pseudomonas aeruginosa permite su supervivencia en ambientes muy variados y le confiere una versatilidad única dentro del mundo microbiano. Entender cómo funcionan estos mecanismos de adaptación puede permitirnos bloquearlos o reducirlos, y así desarrollar potenciales tratamientos para el control de las infecciones causadas por este patógeno” explica Smania.
Por su lado, Carrillo comenta que el gen aislado codifica para una proteína llamada flavodoxina, que conecta diferentes vías metabólicas, y ha sido asociada de manera sistemática con la tolerancia antioxidante en muchos otros microorganismos pero que no habían sido identificadas en Pseudomonas.
Y explican, “se comprobó que la expresión de flavodoxina en Pseudomonas aeruginosa aumenta bajo condiciones oxidativas, lo que sugiere un rol antioxidante. De hecho, cuando por métodos de ingeniería genética se obtienen bacterias que no producen flavodoxina -lo que se conoce como mutantes nulas- observamos que acumulan mayores niveles intracelulares de oxidantes y muestran menor tolerancia a la toxicidad del agua oxigenada en comparación con la cepa silvestre”.
A su vez, la presencia de flavodoxina en Pseudomona aeruginosa disminuye la muerte y la mutabilidad causadas por daño oxidativo, y contribuye a la supervivencia de esta bacteria en células del sistema inmune y en el modelo de infección de la mosca Drosophila melanogaster, lo que a su vez aumenta la tasa de infección y la mortalidad de los insectos.
”Pseudomonas aeruginosa tiene una parte de su genoma altamente conservada y una proporción menor, pero significativa, que es variable y distinta en cada cepa de esta bacteria. El gen de la flavodoxina está localizado en esta región variable del genoma, junto a otros genes vinculados a la tolerancia a estrés”, revela Smania.
Como conclusión, la investigadora destaca que la alta conservación entre cepas, aunada a la presencia de estos genes específicos de cepa, podría explicar la capacidad de esta bacteria de colonizar nichos tan diversos, incluyendo el cuerpo humano.
En un determinado nicho ecológico toda la población bacteriana puede explotar la información genética propia de la especie y, al mismo tiempo, cada cepa contiene secuencias propias que son fuente de variabilidad genética, importantes en su evolución.
Así, los resultados indican que la flavodoxina otorga ventajas adaptativas a la bacteria, contribuyendo a su supervivencia en condiciones oxidativas y por lo tanto a su virulencia. Puesto que las flavodoxinas no están presentes en animales, este gen constituye un potencial e interesante blanco terapéutico para el control de este relevante patógeno oportunista.
- Por Jimena Zoni. IBR.
- Sobre Investigación.
- Alejandro J. Moyano. Investigador asistente. CIQUIBIC.
- Romina A. Tobares. Becaria doctoral. CIQUIBIC.
- Yanina S. Rizzi. Becaria doctoral. CIQUIBIC.
- Adriana R. Krapp. Profesional principal. IBR.
- Juan A. Mondotte. Institut Pasteur.
- José Luis Bocco. Investigador principal. CIBICI.
- María-Carla Saleh. Institut Pasteur.
- Néstor Carrillo. Investigador superior. IBR.
- Andrea M. Smania. Investigadora independiente. CIQUIBIC.
Foto (Carlos Mas): Romina Tobares, Andrea Smania, Alejandro Moyano y Yanina Rizzi.