Descubierto nuevo papel de los ARN pequeños en las infecciones por Salmonella

Las salmonelas son patógenos transmitidos por los alimentos que infectan a millones de personas cada 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 a Salmonella a expresar 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 que son necesarios para la invasión, se encuentran en una región del ADN conocida como la isla de patogenicidad 1 de Salmonella.

«SPI-1 debe estar bien controlado», dijo Sabrina Abdulla, estudiante de posgrado en el laboratorio de Vanderpool y primera autora del estudio. «Si no se fabrica el aparato de aguja del sistema de secreción tipo 3, la Salmonella no puede causar una infección, y si se fabrica demasiado del aparato de aguja, la Salmonella enferma».

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 influyen en la regulación de genes en Salmonella. Sin embargo, no sabíamos cómo. Fue entonces cuando los investigadores comenzaron a observar los ARN pequeños», 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 el mRNA de hilD, específicamente una secuencia en el mRNA llamada región 3′ no traducida, una parte del mRNA 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, la UTR 3′ del ARNm de hilD tenía una longitud de 300 nucleótidos.

«El punto de partida de mi trabajo fue la observación de que cuando eliminamos la UTR 3′, la expresión del gen hilD aumentó 60 veces», dijo Abdulla. «Entonces 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 mRNA de hilD y lo protegen 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 la forma en que Salmonella causa 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 desempeñan un papel importante en el control de SPI-1 a través de sus efectos reguladores en la hilD 3′ UTR, queremos ampliar nuestros estudios en dos direcciones. Nos gustaría saber más sobre cómo, a nivel molecular nivel, los sRNA influyen en los niveles de mRNA de hilD. 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 estudio «Los ARN pequeños activan la isla 1 de patogenicidad de Salmonella mediante la modulación de la estabilidad del ARNm a través de la UTR 3′ del ARNm de hilD» se publicó en el Revista de Bacteriología.