Identificación y caracterización de una proteína de unión al gen icaA y evaluación de su potencial participación en la formación de biofilm en Staphylococcus aureus (2018)
Resumen: El biofilm es definido como una comunidad microbiana altamente estructurada, compleja, inmersas dentro de una matriz de biopolímeros y adheridas a un sustrato o interfase inerte o viviente. Las bacterias dentro del biofilm están protegidas del ataque del sistema inmune del hospedero, de los antibióticos y otros agentes antimicrobianos. Staphylococcus aureus es una bacteria Gram positiva considerada como un patógeno oportunista, ya que hace parte del microbioma humano pero tiene la capacidad de causar infecciones. Esta bacteria genera un gran impacto en la salud pública mundial, ya que es el cuarto microorganismo recuperado de infecciones de pacientes hospitalizados. Adicionalmente, S. aureus tiene la capacidad de formar biofilm sobre diferentes superficies, incluyendo implantes médicos. El biofilm en S. aureus es producido por el operón ica, el cual está conformado por los genes icaA, icaB, icaC e icaD, que codifican las enzimas relacionadas con la producción del polisacárido de adhesión intercelular (PIA), componente principal de la matriz extracelular del biofilm en este microorganismo. En trabajos realizados previamente en el Laboratorio de Genética Molecular Bacteriana (LGMB) de la Universidad el Bosque se determinó la existencia de una región dentro del gen icaA altamente conservada en varias especies de Staphylococcus spp y que además contiene una secuencia palindrómica. Además existen indicios de proteínas que se unen de manera específica a esta secuencia palindrómica. El objetivo de este estudio fue identificar y caracterizar una proteína de unión a esta secuencia palindrómica del gen icaA y determinar su posible participación en la formación del biofilm en S. aureus. A partir de ensayos de retardamiento en gel y un proceso de purificación basado en cromatografía de proteínas de alta resolución se logró establecer la existencia de dos proteínas que reconocen esta secuencia palindrómica, SarX y una proteína hipotética, previamente no descrita. Ya se ha determinado que SarX tiene la habilidad para unirse al gen icaA. Sin embargo, la proteína hipotética correspondió a un ortólogo de la proteína YheA de Bacillus subtilis y además contiene un dominio denominado com_ylbF, el cual también está presente en las proteínas YlbF y YmcA de esta misma bacteria. Adicionalmente, se realizó un análisis estructural “in silico” de la proteína YheA, y de las proteínas YlbF y YmcA de S. aureus y B. subtilis. Modelos tridimensionales (3D) de las tres proteínas fueron construidos usando los programas I-TASSER y Quark. A partir de este análisis dos nuevas características de YheA, YlbF y YmcA fueron encontradas: una estructura 3D altamente conservada, a pesar de sus bajos porcentajes de identidad 16% y la presencia de un motivo putativo específico de cada proteína localizado dentro del dominio com_ylbF. Esta proteína YheA tiene un alto contenido de glutamina (13,2%), a nivel general y en su motivo putativo (QQKQMQ), lo cual sugiere que este aminoácido podría estar participando en la función de la proteína. Basados en estos hallazgos, se sugiere renombrar YheA como proteína rica en glutamina o Qrp (por su nombre en inglés Glutamine-rich protein) en S. aureus. Usando ensayos de mutagénesis dirigida, la deleción del gen yheA/qrp, que codifica para la proteína Qrp/YheA, produce una disminución en la formación del biofilm y un aumento en la hemólisis de eritrocitos por S. aureus. Estos resultados señalan que S. aureus posee una nueva familia de proteínas que contienen el dominio com_ylbF, de las cuales una de ellas, Qrp/YheA, está participando en la formación de biofilm a través de una interacción, directa o indirecta, con una secuencia palindrómica presente dentro del gen icaA.