Transducción de Señales en Bacterias Patógenas

Resumen

Las bacterias tienen la capacidad de detectar e integrar diferentes señales del medioambiente para adaptarse rápidamente y sobrevivir en esos entornos. La investigación que se lleva adelante en nuestro laboratorio se centra en el análisis de mecanismos de señalización ambiental que modulan la expresión de factores requeridos por el patógeno Salmonella enterica para establecer la infección, así como para sobrevivir en el medio ambiente, donde se encuentra contaminando agua y alimentos. Esto incluye el análisis de las señales externas que modulan la actividad biológica de sistemas de regulación transcripcional, y la caracterización funcional de estos sistemas y de los genes bajo su control. Nos proponemos además utilizar estas vías de señalización para generar herramientas con utilidad tecnológica.

Líneas de Investigación

Control de la virulencia y el establecimiento de vida sésil por reguladores transcripcionales específicos de Salmonella

El control de la transición entre vida motil y el establecimiento de vida sésil, comunitaria, es esencial para la supervivencia de las bacterias en el medioambiente, y para el establecimiento de numerosas infecciones. Nosotros hemos identificado reguladores específicos de Salmonella vinculados a esta transición y detectamos que al menos uno de ellos es requerido para su virulencia. Actualmente estamos evaluando su función específica, y su interrelación con otros reguladores que modulan esta transición. Además, de evidenciar como estos factores modifican la estructura de la biopelícula, estamos investigando la o las señales a las que responden, y sus blancos de regulación. Esto nos permitirá dilucidar el rol de cada uno de estos reguladores en la toma de decisión entre vida planctónica y sésil. Los resultados de estos estudios permitirán comprender estrategias desarrolladas por Salmonella para adaptarse a los cambios en el medioambiente que ocurren fundamentalmente durante la infección (ver Figura 1). Además, auxiliarán en la comprensión de mecanismos por los que un microbio puede reprogramar su forma de vida, alterando su expresión génica en respuesta a señales ambientales e intracelulares. Se prevé que nuestros hallazgos aporten conocimiento de la modulación de la formación de biopelículas en distintas especies bacterianas, además de generar herramientas de utilidad tecnológica potencial en el diseño de nuevos agentes antimicrobianos. Investigador Responsable: Fernando C. Soncini.

Análisis molecular y funcional de la resistencia a metales de transición en Salmonella enterica y su rol en patogénesis

El cobre es un metal esencial pero también sumamente tóxico. Nuestro grupo está focalizado en la caracterización de sistemas de reconocimiento de cobre que controlan la expresión de factores involucrados en el control de la homeostasis de este metal en Salmonella. Numerosas evidencias indican que estos sistemas son relevantes para la virulencia de patógenos intracelulares tales como Mycobacterium tuberculosis y Salmonella enterica. Entre estos sistemas nos centramos particularmente en la caracterización de los reguladores transcripcionales (CueR, GolS y CpxR/CpxA) y de los factores controlados por estos reguladores que brindan resistencia al metal o mitigan el daño producido por el mismo (ver Figura 2). Actualmente estamos llevando a cabo el análisis funcional y estructural de los factores controlados por estos reguladores que se localizan en la envoltura bacteriana y que son específicos de Salmonella, como la proteína periplásmica de unión a cobre, CueP, y el complejo de tiol-oxidoreductasas y proteínas accesorias ScsABCD que confiere resistencia a cobre y al estrés redox. Además, estamos trabajando activamente en la identificación de nuevos factores vinculados a la homeostasis de Cu de la envoltura de este patógeno. Nuestro propósito es que nuestros hallazgos permitan individualizar nuevos blancos terapéuticos para el tratamiento y/o control de las infecciones causadas por Salmonella en el hombre o animales de importancia comercial. Investigadores Responsables: Fernando C. Soncini – Susana Checa.

Diseño de biosensores bacterianos de metales pesados metales y herramientas biotecnológicas para su remoción

Los metales tóxicos como mercurio (Hg), plomo (Pb) y cadmio (Cd) se diseminan en el ambiente como consecuencia de las actividades humanas y la disposición inadecuada de desechos. Estos contaminantes, altamente persistentes, causan patologías severas y dañan el ecosistema. Los métodos de monitoreo y remoción existentes son complejos, costosos y/o poco amigables con el ambiente. Las bacterias cuentan con mecanismos para detectar y responder a estos contaminantes. Mi grupo estudia estos mecanismos y los utiliza o modifica a demanda, a fin de desarrollar herramientas biotecnológicas de detección/remoción simples y económicas. Mediante estrategias de ingeniería genética y biología sintética hemos obtenido biosensores bacterianos eficientes y sensibles para detectar y cuantificar los principales contaminantes metálicos. Actualmente estamos trabajando en mejorar algunas de estas herramientas y adicionarles nuevas capacidades como la biorremoción o la detección de compuestos organometálicos. Investigador Responsable: Susana Checa.

Publicaciones Seleccionadas

  • Evolution of Copper Homeostasis and Virulence in Salmonella. Front Microbiol. 13:823176. Méndez AAE, Mendoza JI, Echarren ML, Terán I, Checa SK, Soncini FC. (2022). doi: 10.3389/fmicb.2022.823176.
  • Balance between bacterial extracellular matrix production and intramacrophage proliferation by a Salmonella-specific SPI-2-encoded transcription factor. Mol Microbiol. 116(4):1022-1032. Echarren ML, Figueroa NR, Vitor-Horen L, Pucciarelli MG, García-Del Portillo F, Soncini FC. (2021). doi: 10.1111/mmi.14789.
  • Copper Handling in the Salmonella Cell Envelope and Its Impact on Virulence. Trends Microbiol. 29(5):384-387. Checa SK, Giri GF, Espariz M, Argüello JM, Soncini FC. (2021). doi: 10.1016/j.tim.2021.01.004.
  • Engineering of a Au-sensor to develop a Hg-specific, sensitive and robust whole-cell biosensor for on-site water monitoring. Chem Commun (Camb). 56(48):6590-6593. Mendoza JI , Soncini FC , Checa SK. (2020). doi: 10.1039/d0cc01323d.
  • CpxR/CpxA Controls scsABCD Transcription To Counteract Copper and Oxidative Stress in Salmonella enterica Serovar Typhimurium. J Bacteriol. 200(16):e00126-18. López C, Checa SK, Soncini FC. (2018). doi: 10.1128/JB.00126-18.
  • The CpxR/CpxA system contributes to Salmonella gold-resistance by controlling the GolS-dependent gesABC transcription. Environ Microbiol. 19(10):4035-4044. Cerminati S, Giri GF, Mendoza JI, Soncini FC, Checa SK. (2017). doi: 10.1111/1462-2920.13837.
  • Compartment and signal-specific codependence in the transcriptional control of Salmonella periplasmic copper homeostasis. Proc Natl Acad Sci U S A. 113(41):11573-11578. Pezza A, Pontel LB, López C, Soncini FC. (2016). doi: 10.1073/pnas.1603192113.
  • A sensitive whole-cell biosensor for the simultaneous detection of a broad-spectrum of toxic heavy metal ions. Chem Commun (Camb). 51(27):5917-20. Cerminati S, Soncini FC, Checa SK. (2015). doi: 10.1039/c5cc00981b.
  • A single serine residue determines selectivity to monovalent metal ions in metalloregulators of the MerR family. J Bacteriol. 197(9):1606-13. Ibáñez MM, Checa SK, Soncini FC. (2015). doi: 10.1128/JB.02565-14.
  • Protein signatures that promote operator selectivity among paralog MerR monovalent metal ion regulators. J Biol Chem. 288(28):20510-9. Humbert MV, Rasia RM, Checa SK, Soncini FC. (2013). doi: 10.1074/jbc.M113.452797.

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