Salmonela son patógenos transmitidos por los alimentos que infectan a millones de personas al año. Para hacerlo, estas bacterias dependen de una compleja red de genes y productos genéticos que les permiten detectar las condiciones ambientales. En un nuevo artículo, los investigadores han investigado el papel de los pequeños ARN que ayudan Salmonela expresan sus genes de virulencia.
La bacteria infecta a los humanos al invadir primero las células del intestino utilizando una estructura similar a una aguja, llamada sistema de secreción tipo 3. Esta estructura inyecta proteínas directamente en las células, desencadenando una cascada de cambios que causan inflamación y, en última instancia, diarrea. Los genes que codifican este sistema y otros genes necesarios para la invasión se encuentran en una región del ADN conocida como el Salmonela isla de patogenicidad 1.
«SPI-1 debe estar bien controlado», dijo Sabrina Abdulla, estudiante de posgrado en el laboratorio de Vanderpool y primera autora del estudio. «Si el aparato de aguja del sistema de secreción tipo 3 no está hecho, Salmonela no puede causar una infección, y si se hace demasiado del aparato de la aguja, hace Salmonela enfermo.»
SPI-1 está controlado por una extensa red reguladora. Primero, tres factores de transcripción: HilD, HilC y RtsA, todos controlan su propia expresión de ADN y la de los demás. También activan otro factor de transcripción, HilA, que activa el resto de genes SPI-1. Si esto no es lo suficientemente complicado, SPI-1 también necesita detectar una variedad de señales ambientales y ajustar la expresión de sus genes para infectar a su huésped.
«Sabemos desde hace mucho tiempo que hay muchos factores ambientales que alimentan la regulación genética en Salmonela. Sin embargo, no sabíamos cómo. Fue entonces cuando los investigadores comenzaron a observar pequeños ARN», dijo Abdulla.
Los ARN pequeños juegan un papel crucial en la determinación de cómo funcionan los genes en las células bacterianas. Por lo general, estas moléculas interactúan con las proteínas o con el ARNm, que lleva las instrucciones para producir proteínas. Como resultado, los sRNA afectan una variedad de funciones bacterianas, incluidas la virulencia y las respuestas al medio ambiente.
En este artículo, los investigadores observaron los sRNA que regulan la Hilda ARNm, específicamente una secuencia en el ARNm denominada región 3′ no traducida, una parte del ARNm que no está involucrada en la producción de la proteína HilD. En las bacterias, las UTR 3′ suelen tener una longitud de 50 a 100 nucleótidos. Sin embargo, el 3′ UTR del Hilda El ARNm tenía una longitud de 300 nucleótidos.
«El punto de partida de mi trabajo fue la observación de que cuando eliminamos el 3′ UTR, la expresión de la Hilda El gen se multiplicó por 60″, dijo Abdulla. «Luego decidimos buscar sRNA que pudieran estar interactuando con esta región».
Los investigadores determinaron que, aunque los sRNA Spot 42 y SdsR pueden dirigirse a la UTR 3′, lo hacen en diferentes regiones. «Este resultado sugiere que toda la UTR de 3′ es importante para la regulación», dijo Abdulla. «Demostramos que los sRNA estabilizan el Hilda ARNm y protegerlo de la degradación».
«Las UTR de 3′ tan largas no se han estudiado bien. Con más investigación genómica, las personas se están dando cuenta cada vez más de que existen estas regiones más largas y que son importantes para la regulación», dijo Abdulla.
Usando ratones, los investigadores también observaron si Spot 42 y SdsR pueden afectar cómo Salmonela provoca infecciones. Realizaron ensayos de competición con ratones, en los que introdujeron bacterias mutantes que carecían de sRNA y bacterias que contenían sRNA, para ver qué cepas sobrevivían y causaban infección. «Descubrimos que cuando se eliminan los sRNA, las bacterias no pueden sobrevivir en el huésped. También mostramos que los sRNA juegan un papel en ayudar a SPI-1 a invadir las células huésped», dijo Abdulla.
«Ahora que sabemos que los sRNA juegan un papel importante en el control de SPI-1 a través de sus efectos reguladores en el Hilda 3′ UTR, queremos ampliar nuestros estudios en dos direcciones. Nos gustaría comprender más acerca de cómo, a nivel molecular, los sRNA influyen Hilda niveles de ARNm. También nos gustaría comprender mejor cómo los sRNA participan en la regulación de la expresión de otros genes importantes de SPI-1″, dijo Cari Vanderpool (MME/IGOH), profesora de microbiología.
El trabajo fue apoyado por los Institutos Nacionales de Salud, la Beca de Enseñanza Marie Chow del Departamento de Microbiología de la Universidad de Illinois y la Beca de Microbiología Francis M. y Harlie M. Clark.
