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Identifican nuevas funciones en genes de Escherichia coli

Researchers from the Institute of Biotechnology IDs new functions in genes of Escherichia coli

Investigadores del Instituto de Biotecnología identificaron nuevas funciones en los genes de la bacteria Escherichia coli enterohemorrágica O157:H7, relacionadas con la regulación de la expresión y secreción de proteínas. Con ello, descubrieron que el repertorio de moléculas, denominadas factores de virulencia –con el cual puede causar padecimientos como diarrea, colitis hemorrágica y síndrome urémico hemolítico– es mucho más amplio de lo considerado hasta ahora.
Asimismo, el grupo universitario que encabeza José Luis Puente García –en colaboración con integrantes de la Universty of British Columbia, en Vancouver, Canadá– patenta ya en cerca de 20 naciones, entre ellas Argentina, Canadá, Japón, México y Estados Unidos, la aplicación de extractos proteínicos en ganado vacuno para reducir la colonización de E. coli patógena en esos animales, lo que evitaría pérdidas millonarias en esa industria.

El investigador recordó que ese microorganismo, conocido desde finales del siglo XIX, es parte de la flora normal o microbiota que habita en el intestino de un individuo. “Cuando se le nombra se asocia con enfermedad, pero pocos saben que es parte del ser humano y que ayuda, por ejemplo, a digerir los alimentos y a producir vitamina K o complejo B, esenciales en muchas funciones celulares”.

No obstante, añadió, como parte de la evolución, E. coli ha adquirido y asimilado de otros microorganismos información genética de manera horizontal. Eso le ha permitido desarrollar nuevas actividades, muchas de las cuales le otorgan ahora un carácter patógeno, y se han clasificado en diferentes grupos.

En el laboratorio de Puente García se estudian dos clases: la E. coli enteropatógena (EPEC) que causa diarrea en niños menores de seis meses de edad en países en desarrollo, y la E. coli enterohemorrágica (EHEC), agente causal de lo que se conoce como la enfermedad de las hamburguesas, porque sus brotes se asocian, aunque no en forma exclusiva, con carne molida mal cocida y con impacto en naciones industrializadas.

Explicó que uno de los portadores sanos de esta bacteria es el ganado bovino. Éste es asintomático, aunque en el humano causa un cuadro clínico conocido como colitis hemorrágica (diarrea con sangre e inflamación del colon) y el síndrome urémico hemolítico, falla renal aguda que puede ser irreversible y causar la muerte.

A pesar de que bioquímica y metabólicamente todas son E. coli, su genoma no es igual. La comensal o benigna posee alrededor de cuatro mil 400 genes, mientras una patógena –como EHEC– más de cinco mil 400. Dichos genes adicionales están insertos en las llamadas islas O y en su mayoría los comparte con EPEC. De ese modo, el inicio y establecimiento de una infección por estas dos clases de bacterias patógenas, también definidas como patotipos, se basa en factores de virulencia o herramientas bacterianas semejantes, agregó.

Una de las líneas de investigación del laboratorio de José Luis Puente busca entender cómo se programa la expresión de estos factores, y que el conocimiento básico generado pueda ser utilizado para crear medidas de control, prevención e, incluso, cura.

También interesa identificar y entender nuevos elementos que le permiten a la bacteria alterar mecanismos o funciones de las células intestinales o enterocitos. Por su importancia, sus resultados se han divulgado en prestigiadas publicaciones, como Proceedings of the National Academy of Sciences, de EU, Molecular Microbiology y el Journal of Bacteriology.

José Luis Puente destacó que el grupo de bacterias enteropatógenas al que pertenecen EHEC y EPEC es, a la fecha, el único caso conocido de bacterias capaces de producir su propio receptor y colocarlo en las células que infectan. “Todavía es más fascinante, porque al inyectar esa proteína en las células del hospedero produce una jeringa molecular, un complejo proteínico que se ensambla en la superficie de la bacteria e interactúa con la membrana del enterocito”.

Agregó que parte de los genes que codifican para factores de virulencia en estas bacterias patógenas se encuentra en las islas de patogenicida, trechos de ADN insertos en su genoma, pero que no existen en E. coli comensal o benigna.

La investigación se orientó a entender toda la isla de patogenicidad conocida como LEE, conformada por 41 genes que dan lugar a igual número de proteínas, de los cuales más de la mitad está involucrada en ensamblar la jeringa molecular. “Se buscaba comprender cuál era la función de cada gen y su producto, pero haciendo el análisis en conjunto. Se dieron a la tarea de generar una colección de 41 cepas donde cada una tenía mutado uno de esos diferentes genes”, detalló.

Dicho trabajo se hizo con la bacteria Citrobacter rodentium, patógeno natural de los roedores, que al igual que EPEC y EHEC, posee una isla de patogenicidad LEE. Esto permite contar con un modelo animal para experimentos in vivo y entender mejor cómo se originan las enfermedades causadas por estos microorganismos, aclaró.

Fue así como llegaron a la identificación de nuevas funciones para algunos de estos genes como, por ejemplo, reguladores de la expresión y producción de todas las proteínas codificadas en la isla; o reguladores de la secreción de las proteínas efectoras o de las que ensamblan la jeringa.

Además, permitió la identificación de otras proteínas efectoras, cuyos genes se distribuyen alrededor del cromosoma de EHEC. En su conjunto, estos hallazgos evidenciaron la complejidad de los mecanismos que emplean estas bacterias para causar enfermedad y la diversidad de su armamento molecular.

Así, el descubrimiento de nuevas funciones ayuda a entender mejor los mecanismos que le permiten a esta bacteria causar enfermedad y, a su vez, da la oportunidad de contribuir con estrategias potenciales para su prevención, finalizó.

Artículo publicado en Gaceta UNAM, Número 4013, 17 de septiembre de 2007.
Gaceta UNAM

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