Expression patterns and interstrain variation in LexA-‐regulated genes of Salmonella enterica serovar Typhimurium

• Autores: Angela Mérida Floriano
• Directores de la Tesis: Josep Casadesús Pursals (dir. tes.), Rocío Canals (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad de Sevilla ( España ) en 2020
• Idioma: inglés
• Número de páginas: 173
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  • Tesis en acceso abierto en: Idus
• Resumen

  • Los serovares Typhimurium y Enteritidis de Salmonella enterica son responsables de la mayoría de las infecciones no tifoideas de Salmonella en humanos. En la mayor parte del trabajo de investigación llevado a cabo sobre la biología de Salmonella se han utilizado un número limitado de estirpes modelo de laboratorio; concretamente, para el serovar Typhimurium se han utilizado las cepas ATCC 14028 y SL1344 (derivada de la cepa ST4/74). Debido a que se ha descrito que induce los genes de virulencia codificados en la isla de patogenicidad 1 de Salmonella (SPI-‐1), el protocolo de crecimiento en medio rico LB hasta fase estacionaria temprana es ampliamente utilizado como condición estándar de crecimiento en muchos estudios realizados en Salmonella. En este trabajo se describe detalladamente el patrón de expresión génica global de Salmonella enterica serovar Typhimurium cepa ATCC 14028 en las condiciones estándar de crecimiento mencionadas anteriormente. El análisis requirió un paso previo de reanotación del genoma completo de dicha cepa, ya que se había descrito que la anotación publicada sobreestimaba el número de genes reales, lo cual podía dar lugar a problemas en la estimación de los niveles de expresión. El número de genes obtenidos en la nueva anotación, tanto en el cromosoma como en el plásmido pSLT, se asemeja a los descritos en otras estirpes de Salmonella. El análisis de expresión global de Salmonella en condiciones estándar de crecimiento mostró que dicha condición es una fase de transición que comparte características de ambas fases exponencial y estacionaria: alta expresión de genes del metabolismo aeróbico y de síntesis proteica, así como de genes involucrados en la síntesis de metabolitos secundarios, en quorum sensing y en otras respuestas específicas de fase estacionaria. Adicionalmente se comparó el perfil transcriptómico de la cepa ATCC 14028 con el de la cepa ST4/74, parental de la cepa SL1344. Ambas cepas de S. enterica son comúnmente utilizadas como modelos en estudios de patogénesis y son a menudo consideradas intercambiables, pese a que se han descrito diferencias tanto a nivel genómico como a nivel fenotípico. Este trabajo pretende añadir el nivel transcriptómico a las diferencias y similitudes reportadas a nivel genómico y fenotípico entre ambas cepas. El análisis mediante la técnica de RNA-‐seq de los niveles de expresión globales en ambas cepas reveló un nivel de expresión conservado en el 90% de su genoma, lo cual sugiere que el estudio de la mayoría de los procesos biológicos en Salmonella puede beneficiarse de los resultados obtenidos usando cualquiera de las dos cepas modelo. La mayoría de las diferencias transcriptómicas entre ambas cepas se concentraron en diversas rutas metabólicas. En cuanto a los genes de virulencia, no se detectaron diferencias de expresión en los genes codificados en la SPI-‐1, pero sí en los codificados en la SPI-‐2, mayoritariamente sobreexpresados en la cepa ATCC 14028. De entre los genes diferencialmente expresados entre ambas cepas destacó yebG, un gen descrito como parte de la respuesta SOS y el único de este regulón identificado en las condiciones utilizadas (de no inducción). El gen yebG, junto con los dos genes localizados aguas abajo del mismo, yebF y yebE, habían sido previamente identificados como genes sobreexpresados en mutantes Dam–. Aguas arriba de yebG existen tres dianas GATC, pero un análisis de la expresión en fondo Dam– y en fondo lexA(Ind–) indicó que el efecto de la metilación Dam sobre estos genes es indirecto, a través de la activación de la respuesta SOS en mutantes Dam–. Un análisis transcriptómico del locus yebEFG mostró que se trata de un operón con promotores internos. El análisis de expresión a nivel de célula individual de yebG reveló un patrón biestable dependiente de LexA, lo cual llevó a ampliar el análisis de expresión en células individuales a otros genes regulados por este represor. El regulón LexA se caracterizó identificando genes inducidos por ácido nalidíxico que contuvieran una caja SOS a una distancia máxima de ~400 pares de bases del codón de inicio. El análisis de la expresión a nivel individual de 32 de los 47 genes identificados reveló la existencia de al menos cinco patrones de expresión en condiciones de no inducción de la respuesta SOS, todos ellos caracterizados por cierto nivel de heterogeneidad y clasificados en función de su dependencia de LexA. La aparición de biestabilidad dependiente de LexA se correlacionó con la posición y la secuencia de la caja SOS. El análisis de la activación de la respuesta SOS a nivel de célula individual reveló dos niveles adicionales de heterogeneidad. Por un lado, el patrón de inducción de los genes de la respuesta SOS depende de la naturaleza del inductor utilizado. Además, dentro de un mismo cultivo bacteriano pueden distinguirse hasta cuatro subpoblaciones de células en función de su capacidad para activar la respuesta SOS y sobrevivir al daño, lo cual muestra la diversa capacidad de responder frente a daño en el DNA que existe dentro de un cultivo isogénico.