Caracterización funcional de los genes chr del plásmido pUM505 en la virulencia de Pseudomonas aeruginosa

Abstract

Pseudomonas aeruginosa is a Gram-negative bacterium widely distributed in the environment, including soil and water, as well as in association with various living organisms and is a source of opportunistic infections in humans. In P. aeruginosa multiple virulence factors involved in acute infection and host cell damage are regulated by the Quorum sensing (QS) Las and Rhl systems. Our work group determined that the transfer of the plasmid pUM505 increases the virulence of the reference strain of P. aeruginosa PAO1 in both the lettuce leaf model and in mice, and increased the cytotoxicity of this strain towards HeLa cells. Therefore, a gene library was generated from the pUM505 plasmid cloned into the pUCP20 vector to identify virulence-related genes. P. aeruginosa PAO1 Ps-EH26 clone has orfs 92, 93 and 94, which encode a transcriptional regulator ChrB, a probable TnpR-like resolvase and a TnpA-like transposase, respectively; proteins that to our knowledge have not been previously related to virulence. However, in silico analysis of the pUM505 orfs suggests that orf 92 is part of an operon together the orfs 90 and 91 corresponding to the chrC and chrA genes, respectively. Orf 90 encodes a protein that has identity with superoxide dismutase proteins, while orf 91 encodes a chromate (toxic ion) resistance protein, widely studied in the resistance to this metal. Through virulence assays using the Caenorharbitis elegans model, it was determined that the protein encoded by orf 91 increases the virulence of P. aeruginosa PAO1, and that it is not being regulated by QS.

Pseudomonas aeruginosa es una bacteria Gram-negativa ampliamente distribuida en el ambiente, incluyendo suelo y agua, así como en asociación con varios organismos vivos y es fuente de infecciones oportunistas en humanos. En P. aeruginosa múltiples factores de virulencia implicados en la infección aguda y daño de la célula huésped son regulados por los sistemas de Quorum sensing (QS) Las y Rhl. Nuestro grupo de trabajo determinó que la transferencia del plásmido pUM505 aumenta la virulencia de la cepa de referencia de P. aeruginosa PAO1 tanto en el modelo de hoja de lechuga como en ratón, aunado a que aumentó la citotoxicidad de esta cepa hacia las células HeLa. Por lo que se generó una biblioteca de genes del plásmido pUM505 clonados en el vector pUCP20 para identificar los genes relacionados con la virulencia. La clona P. aeruginosa PAO1 Ps-EH26 posee los orfs 92, 93 y 94, los cuales codifican a un regulador transcripcional ChrB, una probable resolvasa tipo TnpR y una transposasa tipo TnpA, respectivamente; proteínas que a nuestro conocimiento no han sido relacionadas previamente con virulencia. Sin embargo, el análisis in silico de los orfs del plásmido pUM505 sugiere que el orf 92 forma parte de un operón en conjunto con los orfs 90 y 91 que corresponden a los genes chrC y chrA, respectivamente. El orf90 codifica a una proteína que posee identidad con proteínas superóxido dismutasas, mientras que el orf91 a una proteína de resistencia a cromato (ion tóxico), ampliamente estudiada en la resistencia a este metal. Mediante ensayos de virulencia empleando el modelo de Caenorharbitis elegans se determinó que la proteína codificada por el orf91 aumenta la virulencia de P. aeruginosa PAO1, además que no está siendo regulado por QS.