Patogénesis Bacteriana

Resumen

Los objetivos de nuestro laboratorio focalizan en:

  • La caracterización de redes regulatorias que controlan la expresión génica bacteriana.
  • La identificación y caracterización de mecanismos de acción mediados por factores de virulencia que determinan el proceso infectivo de patógenos bacterianos.

Líneas de Investigación

Rastreo e identificación de nuevos compuestos antibacterianos

El éxito en el tratamiento de la mayoría de las enfermedades infecciosas se ve actualmente amenazado por el aumento de patógenos con resistencias múltiples a antibióticos, lo que convierte en inefectivos los fármacos utilizados en la actualidad. Esto hace perentorio el descubrimiento y desarrollo de nuevos agentes antibacterianos con blancos de acción alternativos. Nuestro grupo de trabajo se aboca a identificar compuestos que ejercen su acción sobre blancos bacterianos implicados en mecanismos de patogenia bacteriana con el objeto de desarrollarnuevas drogas de anti-virulencia como agentes farmacológicos antimicrobianos.

Desde su inicio, nuestro grupo de trabajo se ha dedicado al análisis de los sistemas regulatorios pertenecientes a la familia “de dos componentes”, con énfasis la cascada regulatoria controlada por el sistema PhoP/PhoQ de Salmonella enterica. Este sistema de transducción de señales controla la expresión de más de 60 genes involucrados en la homeostasis de Mg2+, la resistencia a péptidos microbicidas, la internalización en células no fagocíticas, y la sobrevida de Salmonella en diferentes etapas del ciclo infectivo en el hospedador. A través de técnicas bioquímicas, genéticas y de biología molecular hemos definido aspectos esenciales en la modulación de las reacciones que gobiernan la transducción de la señal de PhoP/PhoQ: detección de señales inductoras, especificidad del reconocimiento entre los componentes, reacciones de fosfotransferencia, y citolocalización dinámica del sistema. Paralelamente, determinamos la identidad, mecanismos de regulación de la expresión y función de genes que integran el regulón PhoP/PhoQ. Con este bagaje de conocimientos y teniendo en cuenta la presencia diferencial de los sistemas de dos componentes, ubicuos en bacterias y ausentes en mamíferos, el objetivo de esta línea de trabajo se centra en la identificación de moléculas capaces de actuar como señales moduladoras del sistema PhoP/PhoQ, con potencial aplicación farmacológica.

Regulación génica y patogénesis en Serratia marcescens

S. marcescens es agente etiológico de infecciones urinarias y respiratorias, endocarditis, osteomielitis, infecciones oculares y de heridas, meningitis y septicemia. Serratia posee alta prevalencia en individuos inmunocomprometidos y en unidades de cuidados intensivos neonatales. El análisis de la patogenia de bacterias oportunistas como S. marcescens, con alta incidencia en países sub-desarrollados o en desarrollo, priorizan el estudio de multi-resistencias antibióticas. Este conocimiento brinda herramientas para la adopción de estrategias terapéuticas inmediatas, pero son de limitada aplicación a mediano plazo. Por el contrario, en la mayoría de estos patógenos ha permanecido relegado el análisis de mecanismos y factores de virulencia involucrados en interacción bacteria-hospedador a largo plazo (colonización, invasión y diseminación) señalando nuevos blancos para el desarrollo de terapéuticas alternativas.

Nuestro grupo de trabajo demostró que Serratia marcescens en interacción con células epiteliales (no fagocíticas), tiene no sólo capacidad de internalizarse sino también de sobrevivir y replicarse intracelularmente. Mostramos que la vacuola que contiene a Serratia trafica de modo divergente de la ruta canónica, bloqueando la vía degradativa y evitando los mecanismos fisiológicos de eliminación. Luego de proliferar intracelularmente, Serratia egresa desde la célula hospedadora mediante un mecanismo no-lítico inducido por la expresión de un efector bacteriano, asegurando su diseminación.

En paralelo, demostramos que fenotipos tales como la motilidad swimming y swarming de Serratia, la adherencia bacteriana a la célula hospedadora, los niveles de expresión de las citolisinas ShlA y PhlA, y la capacidad de producción de vesículas de membrana externa (outer membrane vesicles) están regulados por el estado de activación del sistema regulatorio Rcs en respuesta a señales inductoras medioambientales. Estos resultados ponen de manifiesto que el sistema Rcs es clave en la regulación temporal y espacial de la patogenicidad de Serratia.

En suma, nuestro grupo de trabajo ha revelado la presencia de un repertorio de mecanismos regulatorios adaptativos y efectores específicos puestos en juego por este patógeno oportunista para asegurar su sobrevida, proliferación y propagación tanto en ambientes extra- como intra-hospedador. Por sus características, Serratia constituye un excelente modelo de estudio para efectuar nuevas contribuciones al entendimiento tanto de la fisiología bacteriana como de la interrelación patógeno-hospedador.

Publicaciones Seleccionadas

  • Di Venanzio G, Lazzaro M, Morales ES, Krapf D, García Véscovi E. (2016) A pore-forming toxin enables Serratia a non-lytic egress from host cells. Cell Microbiol. doi: 10.1111/cmi.12656. [Epub ahead of print].
  • Hover T, Maya T, Ron S, Sandovsky H, Shadkchan Y, Kijner N, Mitiagin Y, Fichtman B, Harel A, Shanks RMQ, Bruna RE, García-Véscovi E and Osherov N. Analysis of mechanisms of bacterial (Serratia marcescens) attachment, migration and killing of fungal hyphae. (2016) Appl. Environ. Microbiol. 18;82(9):2585-94, doi:10.1128/AEM.04070-15
  • Bruna RE, Revale S, García Véscovi E and Mariscotti JF “Draft Whole-Genome Sequence of Serratia marcescens Strain RM66262, Isolated from a Patient with a Urinary Tract Infection”.(2015) Genome Announc. Dec 3;3(6). pii: e01423-15. doi: 10.1128/genomeA.01423-15.
  • Di Venanzio G, Stepanenko T and García Véscovi, E. Serratia marcescens ShlA pore-forming toxin is responsible for early induction of autophagy in host cells and is transcriptionally regulated by RcsB" (2014) Infection and Immunity, 82 (9):3542-54. doi: 10.1128/IAI.01682-14.
  • Salazar; MO; Viarengo, G; Sciara, MI ; Kieffer, PM; García Véscovi, E and Furlán, RL (2014) A rapid thin layer chromatography autographic method for the detection of inhibitors of the Salmonella PhoP/PhoQ regulatory system in chemically engineered extracts. Phytochem. Anal., doi: 10.1002/pca.2482.
  • Viarengo G, Sciara MI, Salazar MO, Kieffer PM, Furlán RL, García Véscovi, E (2013) Unsaturated Long Chain Free Fatty Acids Are Input Signals of the Salmonella enterica PhoP/PhoQ Regulatory System. J. Biol. Chem., doi: 10.1074/jbc.M113.472829. EDITOR´s CHOICE: A. M. VanHook, Fatty Acids as Environmental Cues? Sci. Signal. 6, ec189 (2013).
  •  Barchiesi J, Castelli ME, Di Venanzio G, Colombo MI, García Véscovi E (2012) The PhoP/PhoQ System and Its Role in Serratia marcescens Pathogenesis. Journal of Bacteriology, 194, 2949-61.
  • Fedrigo, G.V., Campoy, E., Di Venanzio, G., Colombo, M.I. García Véscovi, E (2011) Serratia marcescens is able to survive and proliferate in autophagic-like vacuoles inside non-phagocytic cells. PLoS ONE, 6, e24054.
  • Castelli, M.E. García Véscovi, E. (2011) The Rcs signal transduction pathway is triggered by ECA structure alterations in Serratia marcescens. Journal of Bacteriology, 193, 63-74.
  • Castelli, M.E.; Sciara, M.I, García Véscovi, E. (2010) Two Component Systems in the Spatial Program of Bacteria. Current Opinion in Microbiology, 13, 210–218.
  • Sciara, M.I., Spagnuolo, C., Jares-Erijman, E. García Véscovi, E. (2008) Cytolocalization of the PhoP response regulator in Salmonella enterica: modulation by extracellular Mg2+ and by the SCV environment.  Molecular Microbiology, 70, 479–493.
  • Castelli, M.E., Cauerhff, A., Amongero, M., Soncini, F.C., García Véscovi, E (2003) The H box-harboring domain is key to the function of the Salmonella enterica PhoQ Mg2+-sensor in the recognition of its partner PhoP. Journal of Biological Chemistry, 278, 23579-85.
  • Castelli, M. E., García Véscovi, E., and Soncini, F. C. (2000) The phosphatase activity is the target for Mg2+ regulation of the sensor protein PhoQ in Salmonella. Journal of Biological Chemistry, 275, 22948-22954.

Colaboradores

  • Ricardo L. Furlán, IIDEFAR-CONICET, Área Farmacognosia, Facultad Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas, Universidad Nacional de Rosario.
  • María Isabel Colombo, IHEM-CONICET, Laboratorio de Biología Celular y Molecular; Facultad Ciencias Médicas, Universidad Nacional de Cuyo.
  • Darío Krapf, Laboratorio de Cascadas de Señalización Celular, IBR; Facultad Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas, Universidad Nacional de Rosario.
  • Mario F. Feldman, Washington University School of Medicine, St. Louis, MO, United States of America.
  • Francisco García-del Portillo, Centro Nacional de Biotecnología, CSIC, Madrid, España.
  • Dominique Ferrandon, Institut de BiologieMoléculaire et Cellulaire, CNRS, Strasbourg, France.
  • Nir Osherov, School of Medicine, Tel Aviv University, Ramat Aviv, Israel.

Subsidios

  • Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica (ANPCyT).
  • Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET).
  • Secretaria de Estado de Ciencia Tecnología e Innovación (SECTEI), Provincia de Santa Fe
  • Universidad Nacional de Rosario

Director

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García Véscovi, Eleonora
Sede CCT
Email: garciavescovi@ibr-conicet.gov.ar
Tel: +54 341 4237070
Oficina Int: 657
Laboratorio Int: 622

Investigadores

Becarios Post-Doctorales

  • Gastón Viarengo

Becarios Doctorales

  • Roberto Bruna
  • Martina Lazzaro
  • Ma. Ayelen Carabajal
  • Ma. Victoria Molino