Las islas de patogenicidad intervienen en la adaptación al hospedador de staphylococcus auerus

Resumen

La importancia de las cepas S. aureus ha hecho que estas hayan sido extensivamente caracterizadas, debido a su arsenal de factores de virulencia, su importancia como agente zoonótico e intentando identificar productos génicos asociados a la especificidad hospedadora, lo cual podría ser un marcador ideal para tratamientos terapéuticos (Herro-Oison et al.,2007; Sung et al., 2008; Fitgerald et al., 1997; Cucarella et a/.,2004). Como consecuencia de estos estudios, asumimos que los elementos genéticos móviles, específicamente profagos e islas de patogenicidad (IPs), son la principal diferencia de la variación del genoma en las cepas de S. aureus (Herro-Oison et al., 2007; Herro-Oison et al., 2002; Fitgerald et al., 2001). Postulandose que las IPs pueden tener un importante papel en la evolución de los microorganismos al permitir la adquisición de grandes fragmentos genómicos por transferencia horizontal (Hacker et al., 2000). En estudios recientes, Sung y colaboradores sugieren que la combinación de un grupo de genes podría ser responsable de la especificidad del hospedador (Sung et al., 2008) con el objetivo de identificar y caracterizar alguno de estos genes especificos y en base a los resultados previos desarrollados en este trabajo, hipotetízamos que las IPs podrían ser la mayor fuerza que conduce a la adaptación al hospedador en S. aureus , por llevar genes importantes confiriendo especificidad y un rango restrictivo de hospedadores. La identificación y caracterización de 2 nuevas SaPis, SaPibov4 y SaPiov2, confirmó nuestra hipótesis. Estas SaPis, salvajemente distribuidas a lo largo de aislados rumiantes, portan genes parálogos especializados en la inducción de la coagulación. Pudiendo ser esta la primera evidencia descrita del papel específico de un gen en el proceso de adaptación de S. aureus. Diversos estudios previos muetran el creciente interés por las SaPis, basado principalmente en la importancia de sus factores de virulencia y la sorprendente capacidad de movilización de estas islas, integrandose de forma especifica en cepas no portadoras, a las que incorporan dichos factores de patogenicidad. Yarwood y colaboradores propusieron un modelo general para explicar elorigen y evolución de las distintas SaPis (Yarwood et al., 2002), en el que sugirieron la existencia de un elemento común ancestral que generó una gran variedad de islas mediante diversos eventos de recombinación, lo que explicarla la elevada homología de SaPis en su agrupación central de genes, mientras que las regiones izquierda y derecha de estas IPs se originarían por procesos de recombinación dando lugar a las diferentes SaPis. Debido a que el grupo central de genes no ha sufrido apenas cambios y estando presente en todas las SaPis era de suponer que estos genes eran importantes para la biología de las islas. Sin embrago, en este estudio, nos planteamos la transcendencia de las regiones divergentes de los extremos de las islas, cuestionándonos si sus diferencias serían significativas en la función de estos genes. Un claro ejemplo para este estudio fue SaPin1, una isla presente en el genoma de las cepas N315 y MuSO, cuya importancia radica en la presencia de múltiples factores de virulencia. Además, esta IP, contiene numerosas ORFs homólogas a las islas secuenciadas, lo que la hizo una firme candidata para este análisis en el que caracterizamos la capacidad de SaPin1 para ser replicada, movilizada e integrada en diferentes cepas. Por todo ello, nos planteamos los siguientes objetivos: ¿!¿ Estudiar el mecanismo molecular de replicación, movilización e integración de la isla SaPin1, caracterizando su estructura mínima para este proceso, así como la función de ORFs que no guardan estrecha homología con el resto de SaPis. !¿ Identificar y caracterizar nuevas islas de patogenicidad de S. aureus. En base a los objetivos planteados en esta tesis se obtuvieron los siguiente resultados: SaPin1 fue capaz de ser replicada y movilizada con elevada frecuencia gracias a la ayuda de determinados fagos, al valorar la función de ORFs no homólogas al resto de SaPis se concluyó que estas poseen funciones similares a ORFs que ocupan este mismo sitio en otras islas. El estudio de integración de esta isla, dió como resultado, que es necesario un intermediario circular de la isla, no sólo la integrasa, para integrarse de forma específica, en una estructura mínima cromosómica en el que las flanqueantes son importantes. El estudio de nuevas SaPis dió lugar a la caracterización de SaPibov4, portadora de un nuevo factor de patogenicidad, von Willebrand binding protein, con capacidad coagulasa especie-especrfica, cuya cópia predomina en especies rumiantes y cuyos estudios nos llevarón a la conclusión de que las cepas de S.aureus se adaptan al hospedador que infectan mediante la expression de factores de virulencia codificados por las islas de patogenicidad.