ESTRUCTURAS DE ARN SE RELACIONAN CON LA VIRULENCIA DE BACTERIAS

La expresión de los factores de virulencia se “prenden” con el aumento de la temperatura, especialmente si es mayor a 37 grados centígrados, y eso se debe a que las bacterias “detectan” los cambios en la temperatura mediante un mecanismo llamado termómetro de ARN.

Gloria Soberón Chávez, del Instituto de Investigaciones Biomédicas (IIBm) de la UNAM, ha encontrado una explicación de por qué se “prende” esa expresión con el aumento de temperatura.

Pseudomonas aeruginosa es una bacteria presente en el ambiente, patógena para el humano y otros mamíferos. Estamos expuestos a ella pero no todos enfermamos por su causa; eso depende de cómo se encuentra nuestro sistema inmunológico. Sólo si tenemos las defensas “bajas” podríamos infectarnos.

Se trata de un importante patógeno oportunista que causa infecciones en cualquier parte del cuerpo, en especial, de tipo nosocomial grave, como en el caso de pacientes en terapia intensiva que están entubados, porque son difíciles de tratar debido a la resistencia natural de esta bacteria a los antibióticos.

Además, es la primera causa de morbilidad y mortalidad en pacientes con fibrosis quística, que es la enfermedad genética más frecuente en poblaciones caucásicas. También tiene un papel relevante en la muerte de pacientes quemados que se infectan.

Eso se debe, explicó la científica, a que las bacterias “detectan” los cambios en la temperatura mediante un mecanismo llamado termómetro de ARN (ácido ribonucleico).

La estructura del ARN se modifica por el aumento de temperatura; se “afloja” o se “relaja” hasta que una parte quede expuesta, ahí se “peguen” los ribosomas y aumente la síntesis de proteínas regulatorias que prenden los factores de virulencia.

Es decir, si la bacteria infecta a una persona o animal de sangre caliente, aumenta la temperatura corporal y las estructuras en el ARN mensajero (ARNm) se abren y se expresan los factores de virulencia.

Así, en la bacteria presente en el medio ambiente de pronto se puede prender la posibilidad de ser patógena mediante un proceso físico químico. La estructura del ARN en Pseudomonas aeruginosa se modifica por el incremento en la temperatura. Pero no es el único caso; en otras bacterias ocurre lo mismo, aunque con ciertas peculiaridades, es decir, existen distintos tipos de bacterias que responden a los cambios de temperatura mediante estos termómetros de ARN.

A raíz de la publicación del artículo Regulation of Pseudomonas aeruginosa virulence factors by two novel RNA thermometers, en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) de Estados Unidos, la universitaria fue invitada a hacer una revisión sobre diferentes casos de regulación postranscripcional de proteínas de virulencia asociada a los llamados termómetros de ARN, que modulan la traducción de los ARNm, para la revista Trends in Microbiology.

De ese modo, junto con Luis Servín, del Departamento de Biología Molecular y Biotecnología del IIBm, y la egresada del doctorado en Ciencias Bioquímicas de la UNAM, María Victoria Grosso, hizo un análisis de la importancia de los termómetros de ARN y describieron su funcionamiento diferencial en las bacterias Listeria monocytogenes, Neisseria meningitidis, Vibrio cholerae. Yersinia, Escherichia coli patógenas, Leptospira interrogans y Pseudomonas aeruginosa.

El estudio permitió a los investigadores concluir que la termorregulación de los factores relacionados con la virulencia mediada por los termómetros de ARN es un proceso regulatorio muy sensible, con características como alta velocidad de respuesta, y la reversibilidad de los cambios estructurales, que permiten que las bacterias tengan una respuesta inmediata a las modificaciones ambientales de temperatura que son relevantes para el estilo de vida patógeno bacteriano, como la colonización del cuerpo humano, en contraste con la supervivencia en el agua, el suelo o el aire.

En la mayoría de las bacterias los cambios ocurren a 37º C y a 42 o C en el caso de N. meningitidis, que permanece como comensal en el tracto respiratorio y al presentarse fiebre –como en las infecciones por el virus de influenza– se produce inflamación y la bacteria expresa factores que le permiten contender con la respuesta inmune volviéndose patógena.

Debido a que los termómetros de ARN no se pueden modificar, para tratar de regular la virulencia de las bacterias se buscan inhibidores de la expresión de las proteínas que regulan la expresión de los factores de virulencia, especialmente dos en el caso de P. aeruginosa: RhlR y LasR.

Esta investigación, financiada por el Programa de Apoyo a Proyectos de Investigación e Innovación Tecnológica (PAPIIT) UNAM, continuará en colaboración con Luis Servín, del IIBm; Luis David Alcaraz, del Instituto de Ecología; y Rodolfo García y Rosario Morales, de la Facultad de Medicina, con el estudio de aislados clínicos y ambientales de Pseudomonas que tienen una respuesta atípica, a fin de encontrar factores que permitan bloquear la virulencia. También se pretende secuenciar genomas de algunas de estas bacterias.

Y para una aplicación biotecnológica, trabajamos en la obtención de cepas industriales que produzcan altos niveles de surfactantes (jabón) y que no sean virulentas, finalizó la científica.