Nova descoberta sobre el bacteri Salmonella enterica

11/05/2011

La recerca, publicada en línia a la revista PLoS ONE amb el títol “Fur activates the expression of Salmonella enterica pathogenicity island 1 by directly interacting with the hilD operator in vivo and in vitro”, ha estat realitzada pel Grup de Microbiologia Molecular del Departament de Genètica i de Microbiologia de la UAB, coordinat pel Dr. Jordi Barbé. Hi ha col·laborat també el grup de recerca del doctor Juan Carlos Alonso, del Centro Nacional de Biotecnología del CSIC.

El ferro és un element vital per al desenvolupament de gairebé tots els organismes vius, per això tots han desenvolupat sistemes de captació que asseguren la seva adquisició del medi extern. Però concentracions massa elevades a l’interior cel·lular poden tenir efectes nocius, per la qual cosa els organismes disposen també de sistemes per controlar-les.

En els animals vertebrats aquest control afavoreix una primera barrera de defensa coneguda com a immunitat nutricional que restringeix la quantitat de ferro lliure en tots els fluids corporals i evita el desenvolupament dels patògens. Només el tracte intestinal superior, degut a la seva condició anaeròbica, presenta una concentració de ferro lliure apreciable. En la majoria de bacteris gramnegatius, com Salmonella enterica, el control dels nivells de ferro l’exerceix la proteïna Fur (de Ferric uptake regulator), que interacciona amb el DNA i ajusta la producció de sistemes de captació i d’emmagatzematge d’aquest element al citoplasma cel·lular.

Salmonella enterica és un dels patògens bacterians més importants associats amb brots d’origen alimentari i responsable de nombroses malalties, que van des de la gastroenteritis a infeccions sistèmiques que afecten un ampli ventall d’animals, també els humans. En els primers estadis de la infecció, aquest bacteri penetra a través de l’epiteli intestinal de l’hoste gràcies a la presència d’un complex sistema de proteïnes, anomenat T3SS. Però l’activació del T3SS li és molt costosa energèticament, per la qual cosa disposa de molts sistemes que controlen que la seva expressió es produeixi just en el moment que la necessita.

El treball publicat pels investigadors de la UAB indica que un dels senyals externs que controla l’activació del T3SS és la concentració de ferro lliure del seu hoste i que aquest control l’exerceix mitjançant la proteïna Fur. Així, quan el bacteri detecta, a través de Fur, que la concentració és elevada, interacciona amb el seu DNA i activa l’expressió del T3SS que li permetrà la invasió de l’epiteli. En canvi, un cop superada la barrera epitelial, les concentracions del ferro lliure presents en l’hoste disminuiran dràsticament gràcies a tots els sistemes de segrest de ferro dels que aquest disposa. Aleshores T3SS romandrà silent, evitant així una despesa energètica innecessària.

El treball demostra per primera vegada que Fur no només actua com un sensor de la concentració de ferro i regulador de l’equilibri d’aquest element a l’interior cel·lular del bacteri, sinó que també pot facilitar que el patogen detecti la seva localització durant el procés infectiu en l’hoste, actuant com a activador directe per a la invasió. La recerca reforça la idea que Fur és capaç de modular l’expressió gènica, adaptant-la a les necessitats en cada estadi de la infecció.

Els resultats obtinguts demostren que l’aprofundiment en l’estudi a nivell molecular de les interaccions hoste - patogen al voltant del ferro ha de permetre, en un futur, desenvolupar noves estratègies per al disseny de vacunes i potser també descobrir noves dianes d’acció d’antibacterians per lluitar contra les malalties infeccioses. De fet, el grup de Microbiologia Molecular del Departament de Genètica i de Microbiologia de la UAB estudia des de fa anys els mecanismes bacterians de captació de cations divalents i els seus sistemes de control. Aquesta línia de recerca li ha permès la publicació de nombrosos articles científics en revistes de prestigi, i patentar i llicenciar una vacuna contra el bacteri patogen Pasteurella multocida, basada en els seus mecanismes de captació de ferro.

Article de referència: Teixidó L, Carrasco B, Alonso JC, Barbé J, Campoy S (2011) Fur Activates the Expression of Salmonella enterica Pathogenicity Island 1 by Directly Interacting with the hilD Operator In Vivo and In Vitro. PLoS ONE 6(5): e19711. doi:10.1371/journal.pone.001971. May 6, 2011