Efecto de ciclodipéptidos producidos por Pseudomonas aeruginosa PAO1 en el crecimiento de células de mamíferos

Abstract

Communication between bacteria and their eukaryotic host cells relies on a wide variety of chemical signals. In this mechanism, molecules produced by bacteria could be positive or negative regulators of cellular development, growth or differentiation. Cyclodipeptides (CDPs) and their derivatives the diketopiperazines (DKPs) have been shown to function as signaling molecules, these compounds are cyclized molecules that comprise two amino acids bound by two peptide bonds. Pseudomonas aeruginosa is an opportunistic pathogen that infects and colonizes eukaryotic cells and it also produces CDPs that affect the bacterial quorum sensing and positively regulate plant growth. However, it is unknown if these compounds have an effect in human tumor cells. In this work, we assessed the effect of the following CDPs isolated from P. aeruginosa PAO1: cyclo (L-Pro-L-Tyr), cyclo (L-Pro- L-Val) and cyclo (L-Pro-L-Phe) in the induced cellular death and proliferation of the cervical adenocarcinoma (HeLa), epithelial colorectal adenocarcinoma (CaCo-2), breast adenocarcinoma (MCF-7) and non-tumor (primary cultures) cell lines. CDPs production was proved by gas chromatography–mass spectrometry and the LPS presence was verified by a biological assay that employed the TLR4/MD2/CD14 receptor transfection of cells. CDPs were evaluated in different cell lines, finding that these showed cytotoxic effect in all cancer cell lines. Interestingly no cytotoxic effect was found in non-cancer lines tested. CDPs inhibited the cell cycle in cancer cells in the G0/G1 phase, it induces in Caco-2 cells and HeLa apparent condensation of the genetic material. All cancer lines tested showed more than 50% of early apoptosis at 6 hours after treatment with the CDPs of P. aeruginosa.

Las bacterias y sus hospederos eucariotas se comunican entre sí mediante diferentes señales químicas siendo este un mecanismo en el que las moléculas producidas por bacterias afectan positiva o negativamente el desarrollo, el crecimiento y/o la diferenciación de los organismos eucariotas. Los ciclodipéptidos (CDPs) se han descrito como un mecanismo de señalización, dichas moléculas están constituidas por dos aminoácidos ciclados, de la familia de dicetopiperazinas (DKPS). Pseudomonas aeruginosa es un patógeno oportunista que infecta y coloniza huéspedes eucariotas y produce CDPs que participan como metabolitos que interfieren con el quorum bacteriano y como reguladores positivos del crecimiento de plantas. Sin embargo, se desconoce si estos compuestos presentan efectos en el crecimiento de células de mamífero. En este trabajo, se evaluó el efecto de la mezcla de los CDPs constituidos por ciclo (L-Pro-L–Tyr), ciclo (L-Pro-L–Val) y ciclo (L-Pro-L-Phe), aislados de P. aeruginosa PAO1 sobre la muerte celular y la proliferación inducida en la líneas celulares de adenocarcinoma de cérvix (HeLa), de colon (CaCo-2) y de mama (MCF-7); así como en células no cancerosas (cultivos primarios). La obtención de los CDPs fue verificada mediante cromatografía de gases acoplada a masas y la ausencia de posibles LPS contaminantes fue verificada mediante un ensayo biológico utilizando células trasfectadas con el receptor TLR4/MD2/CD14. Los CDPs se evaluaron en diferentes líneas celulares, encontrándose que estos presentaron efecto citotóxico en todas las líneas celulares cancerosas. Interesantemente no se encontró efecto citotóxico en las líneas no cancerosas probadas. Los CDPs inhibieron el ciclo celular en las células cancerosas en la fase G0/G1, induciendo en las células CaCo-2 y HeLa una aparente condensación del material genético. Todas las líneas cancerosas probadas presentaron más del 50% de apoptosis temprana a las 6 horas posterior al tratamiento con los CDPs de P. aeruginosa.