Participación de ciclodipéptidos producidos por Pseudomonas aeruginosa PAO1 en el mecanismo de infección bacteriana

Abstract

Pseudomonas aeruginosa is an opportunistic pathogenic bacterium for humans, animals, and plants. Commonly, affects patients with cystic fibrosis, which vulnerable to nosocomial infections; it can more easily colonize the respiratory tract, especially the lungs, producing the death of the patient due to involvement of the respiratory and immune systems. Recent research has shown that the bacterial communication mechanism Quorum sensing (QS) modulates virulence and biofilm production in P. aeruginosa. In addition, QS has characteristics of adaptation depending on the environment in which it is found, thus providing high flexibility in the control of the expression of genes related to virulence mechanisms. This hierarchical communication is given by nonribosomal peptide synthetases (NRPS) enzymes, which synthesize Cyclodipeptides (CDPs). Therefore, it has been suggested that CDPs could be playing important signaling roles in the mechanisms that control bacterial pathogenesis, such as bacteria-host signaling, cell growth and/or proliferation, evasion of the immune response, among others. However, the participation of CDPs as signaling molecules, as well as the molecular mechanisms involved, have been poorly studied. Therefore, it is of great importance to elucidate the mechanism by which P. aeruginosa PAO1, contribute to its virulence and/or pathogenesis. In the present work, it was evaluated if the NRPS are involved in the virulence of the bacteria, determining the virulence factors that they produce and if they are involved in the regulation of QS. Using single and double mutant strains in NRPS, mainly of: AmbB, AmbE, PchE, PchF, PvdL, PvdJ, PvdI, PA3327, and PA4078, the production of siderophores, such as pyoverdin and pioquelin, was quantified, as well as the production of elastase and protease, where no significant differences were obtained.

Pseudomonas aeruginosa es una bacteria patógena oportunista para humanos, animales y plantas, comúnmente afecta a pacientes con fibrosis quística, los cuales son vulnerables a infecciones nosocomiales; puede colonizar más fácilmente el tracto respiratorio, especialmente pulmones, ocasionando la muerte del paciente por afectación del sistema respiratorio e inmunológico. Investigaciones recientes, han demostrado que el mecanismo de comunicación bacteriana Quorum sensing (QS) modula la virulencia y la producción de biopelículas en P. aeruginosa. Además, el QS posee características de adaptación dependiendo del ambiente en el que se encuentre, por lo que provee una alta flexibilidad en el control de la expresión de genes relacionados con los mecanismos de virulencia. Esta comunicación jerárquica está dada por enzimas Péptido sintetasas no ribosomales (NRPS), las cuales sintetizan Ciclodipéptidos (CDPs). Por lo que, se ha sugerido que los CDPs podrían estar jugando papeles importantes de señalización en los mecanismos que controlan la patogénesis bacteriana; tales como la señalización bacteria-hospedero, crecimiento y/o proliferación celular, evasión de la respuesta inmune, entre otras. Sin embargo, la participación de los CDPs como moléculas de señalización, así como los mecanismos moleculares involucrados han sido pobremente estudiados. Por lo que, es de gran importancia dilucidar el mecanismo por el cual los CDPs de P. aeruginosa PAO1 contribuyen en su virulencia y/o patogénesis. En el presente trabajo, se evaluó si las NRPS están involucradas en la virulencia de la bacteria, determinando los factores de virulencia que producen y si están involucradas en la regulación del QS. Utilizando cepas mutantes simples y dobles en NRPS, principalmente de: AmbB, AmbE, PchE, PchF, PvdL, PvdJ, PvdI, PA3327, y PA4078 se cuantificó la producción de sideróforos, tales como pioverdina y pioquelina, además de la producción de elastasa y proteasa, donde no se obtuvieron diferencias significativas.