Characterization of the Enterobacteriaceae-associated ROD21-like family of excisable genomic islands and study of excision in the pathogenicity island ROD21
| dc.contributor.advisor | Bueno Ramírez, Susan | |
| dc.contributor.author | Piña Iturbe, Luis Alejandro | |
| dc.contributor.other | Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Ciencias Biológicas | |
| dc.date.accessioned | 2021-01-12T14:50:55Z | |
| dc.date.available | 2021-01-12T14:50:55Z | |
| dc.date.issued | 2021 | |
| dc.date.updated | 2021-01-12T00:46:37Z | |
| dc.description | Tesis (Doctor en Ciencias con mención en Genética Molecular y Microbiología)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2021 | |
| dc.description.abstract | Las islas genómicas (IGs) son elementos adquiridos horizontalmente que juegan un papel importante en la evolución del genoma y la adaptación bacteriana a diferentes ambientes, ya que estos elementos transfieren genes que codifican diferentes funciones ventajosas para la bacteria, por ejemplo: la capacidad de metabolizar nuevos sustratos, la resistencia a los antimicrobianos o la virulencia, entre otras. Además de estas funciones, muchas IGs también contienen un módulo de escisión/integración que incluye los genes que codifican la maquinaria molecular (la enzima integrasa y el factor de direccionalidad de recombinación) y las regiones reguladoras necesarias que promueven una reacción de recombinación específica de sitio. Esta reacción da como resultado la escisión de la isla del cromosoma como un elemento circular que puede ser el sustrato para la transferencia por conjugación o puede reintegrarse. De manera interesante, se ha encontrado evidencia que el estado escindido/integrado de algunas IGs tiene un rol en la virulencia de las bacterias en su hospedador, aunque por ahora, este fenómeno se ha observado solamente en dos IGs. La creciente disponibilidad de genomas bacterianos secuenciados ha permitido la identificación y caracterización de varias IGs las cuales han sido clasificadas en diferentes familias que comparten un set conservado de genes implicados en los procesos de transferencia y escisión, que comparten vías reguladoras comunes. La identificación y clasificación de las IGs permite comprender mejor su evolución, sus interacciones con su hospedador y los mecanismos reguladores que rigen su transferencia a otras bacterias. Sin embargo, muchas IGs aún no han sido clasificadas y la comprensión de su biología sigue siendo limitada. La Región de Diferencia 21 (ROD21, por sus siglas en inglés) es una isla de patogenicidad escindible y movilizable que codifica algunos factores de virulencia involucrados en la infección producida por Salmonella enterica serovar Enteritidis, un patógeno transmitido por alimentos y una de las serovariedades de Salmonella de mayor prevalencia en el mundo. Los experimentos realizados con cepas mutantes de Salmonella ser. Enteritidis que tienen una capacidad reducida o alterada para escindir ROD2, mostraron un defecto en estas cepas para invadir órganos internos en el modelo murino de infección. Un resultado que puede estar relacionado con los cambios observados en la expresión de los genes en ROD21 y en otros loci genómicos. Sin embargo, aunque la escisión de ROD21 tiene un rol en la virulencia de Salmonella ser. Enteritidis, se conoce muy poco acerca de la regulación de este proceso. ROD21 también está presente en los serovares Gallinarum y Dublin, y aunque se ha reportado la existencia de “islas relacionadas con ROD21”, no se conoce más acerca de este tema. En esta Tesis Doctoral, se utilizaron diferentes herramientas bioinformáticas para identificar islas relacionadas con ROD21 y analizar su filogenia y contenido genético. Estos análisis revelaron que ROD21 pertenece a una familia de islas genómicas presentes en diferentes cepas de bacterias patógenas de plantas y animales del orden Enterobacterales, la cual fue denominada Enterobacteriaceae-associated ROD21-like (EARL). El análisis filogenético sugiere que la familia EARL se originó en bacterias patógenas de plantas y que la adquisición de genes específicos permitió su diseminación a diversos hospedadores bacterianos. Se encontró también que, si bien estas islas codifican grupos de genes variables y conservados, el módulo de escisión/integración fue la única región conservada en las 56 islas identificadas, incluida ROD21, hallazgo que destaca la naturaleza escindible de la familia EARL como se demostró para dos de sus miembros albergados por Klebsiella pneumoniae ST258 resistente a carbapenémicos cepa KP35 y Escherichia coli enteropatógena O127:H6 cepa E2348/69. Cabe destacar que las islas EARL poseen genes que codifican homólogos cortos y de longitud completa del regulador transcripcional global H-NS, una proteína involucrada en la regulación de funciones bacterianas importantes como la virulencia y la transferencia horizontal de genes. Como parte del módulo de integración /escisión conservado, se caracterizaron el gen SEN1998 y su producto proteico purificado para evaluar su rol en la escisión de ROD21. Si bien SEN1998 codifica un factor de direccionalidad de recombinación capaz de unirse a las regiones de ADN involucradas en el proceso de escisión, la deleción de este gen solo produjo una ligera reducción en el nivel de escisión. Sorpresivamente, los niveles de expresión de SEN1998 resultaron estar correlacionados negativamente con la escisión de ROD21, una característica que también se observó para el gen SEN1970 que codifica la integrasa. A pesar de estos hallazgos, no está claro si la represión de SEN1998 y SEN1970, la cual ocurrió inmediatamente antes que comenzara a aumentar la escisión, está relacionada a la regulación de este proceso. En resumen, los resultados de esta Tesis amplían el repertorio de islas genómicas escindibles identificadas, presenta información sobre su evolución y proporciona un primer acercamiento a la comprensión de la regulación de la escisión en la isla de patogenicidad ROD21. Estos hallazgos podrían contribuir a una mejor comprensión de los patógenos actuales y emergentes como lo son las diferentes serovariedades de Salmonella, E. coli patógena y K. pneumoniae ST258 resistente a carbapenémicos, entre otros. | |
| dc.description.version | 2022-01-02 | |
| dc.format.extent | 183 páginas | |
| dc.fuente.origen | Autoarchivo | |
| dc.identifier.doi | 10.7764/tesisUC/BIO/50190 | |
| dc.identifier.uri | https://doi.org/10.7764/tesisUC/BIO/50190 | |
| dc.identifier.uri | https://repositorio.uc.cl/handle/11534/50190 | |
| dc.information.autoruc | Facultad de Ciencias Biológicas ; Bueno Ramírez, Susan ; 0000-0002-7551-8088 ; 113541 | |
| dc.information.autoruc | Facultad de Ciencias Biológicas ; Piña Iturbe, Luis Alejandro ; S/I ; 1031369 | |
| dc.language.iso | en | |
| dc.nota.acceso | Contenido completo | |
| dc.rights | acceso abierto | |
| dc.subject.ddc | 572.865 | |
| dc.subject.dewey | Biología | es_ES |
| dc.subject.other | Islas genómicas | es_ES |
| dc.subject.other | Salmonella entérica - Genética | es_ES |
| dc.title | Characterization of the Enterobacteriaceae-associated ROD21-like family of excisable genomic islands and study of excision in the pathogenicity island ROD21 | es_ES |
| dc.type | tesis doctoral | |
| sipa.codpersvinculados | 113541 | |
| sipa.codpersvinculados | 1031369 |